DE10109992A1 - Production of polymer dispersions, used as e.g. surface coatings and paints, comprises mixing a polymer, a surfactant and water in a twin-screw extruder - Google Patents
Production of polymer dispersions, used as e.g. surface coatings and paints, comprises mixing a polymer, a surfactant and water in a twin-screw extruderInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polymer
dispersionen mit einem endgültigen Feststoffgehalt von 5 bis 95 Gew.-%,
bei dem mindestens ein Polymer A, mindestens eine ober
flächenaktive Substanz S und Wasser in einem Zweischnecken
extruder vermischt werden, wobei die Drehzahl der Extruder
schnecken mindestens 600 min-1 beträgt, und wobei der Extruder in
Förderrichtung betrachtet im wesentlichen aufgebaut ist aus
The invention relates to a process for the preparation of polymer dispersions with a final solids content of 5 to 95 wt .-%, in which at least one polymer A, at least one surface-active substance S and water are mixed in a twin-screw extruder, the speed of the extruder screw is at least 600 min -1 , and the extruder, viewed in the conveying direction, is essentially constructed from
- - einer Feedzone, in der das Polymer A in den Extruder ein dosiert wird,- A feed zone in which the polymer A enters the extruder is dosed
- - einer Aufschmelzzone, in der das Polymer A zu einer Polymer schmelze aufgeschmolzen wird,- A melting zone in which polymer A becomes a polymer melt is melted,
- - einer ersten Mischzone, in der ein Teil des Wassers ein dosiert und mit der Polymerschmelze zu einer Polymer-Wasser-Mischung vermischt wird,- A first mixing zone in which part of the water enters dosed and with the polymer melt into one Polymer-water mixture is mixed,
- - einer letzten Mischzone, in der der restliche Teil des Wassers eindosiert und mit der Polymer-Wasser-Mischung vermischt wird, und- a final mixing zone, in which the remaining part of the water metered in and mixed with the polymer-water mixture will, and
- - einer Austragszone, in der die Polymer-Wasser-Mischung ausge tragen wird,- A discharge zone in which the polymer-water mixture is expelled will wear
wobei die oberflächenaktive Substanz S in der Feedzone, der Aufschmelzzone, der ersten oder der letzten Mischzone oder in mehreren dieser Zonen des Extruders eindosiert werden kann.wherein the surfactant S in the feed zone, the Melting zone, the first or the last mixing zone or in several of these zones of the extruder can be metered in.
Weiterhin betrifft die Erfindung die nach dem Verfahren erhältli chen Polymerdispersionen sowie deren Verwendung als Oberflä chenbbeschichtung in Anstrichstoffen, im Bauten- und Korrosions schutz, in der Papier-, Textil- und Teppichbeschichtung, für La texschaumformteile, in Klebstoffen oder zur Herstellung von thermoplastischen Formmassen.The invention further relates to those obtainable by the process Chen polymer dispersions and their use as a surface Chen coating in paints, in construction and corrosion protection, in paper, textile and carpet coating, for La tex foam molded parts, in adhesives or for the production of thermoplastic molding compounds.
Die Herstellung von wässrigen Polymerdispersionen durch Disper gieren des fertigen Polymers in Wasser (sog. Sekundärdispersion, im Unterschied zur Primärdispersion, bei der die Monomere in Was ser zum Polymeren umgesetzt werden) mittels eines Zweischnecken extruders ist bekannt.The production of aqueous polymer dispersions by Disper yeast of the finished polymer in water (so-called secondary dispersion, in contrast to the primary dispersion, in which the monomers in What be converted to the polymer) by means of a twin screw extruders is well known.
So beschreibt die DE-A 41 15 531 ein Verfahren, bei dem das zu dispergierende Polymer zusammen mit dem Emulgator Polyvinyl alkohol zunächst aufgeschmolzen und vermischt wird, und diese ge schmolzene Mischung in einen bei 250 Umdrehungen pro min betrie benen Zweischneckenextruder eindosiert wird. Stromabwärts wird Wasser eindosiert und die Mischung extrudiert. Nachteilig an die sem Verfahren ist, daß zum Aufschmelzen und Vermischen des Poly meren mit dem Emulgator eine zusätzliche Vorrichtung erforderlich ist. Außerdem muß das Wasser heiß eindosiert werden, was den Energiebedarf erhöht. Weiterhin ist ein zusätzlicher Verfahrens schritt erforderlich, bei dem das extrudierte Polymer-Wasser-Ge misch in einer Homogenisiereinrichtung mit Wasser auf den endgül tigen Feststoffgehalt eingestellt wird. Demnach ist das Verfahren apparativ aufwendig und teuer.For example, DE-A 41 15 531 describes a method in which the dispersing polymer together with the emulsifier polyvinyl alcohol is first melted and mixed, and this ge melted mixture in one operated at 250 rpm the two-screw extruder is metered. Downstream Water is metered in and the mixture is extruded. A disadvantage of that sem process is that for melting and mixing the poly an additional device is required with the emulsifier is. In addition, the water must be metered in hot, which the Energy requirements increased. There is also an additional procedure step required, in which the extruded polymer-water Ge mix with water on the final slurry in a homogenizer term solids content is set. So that's the procedure complex and expensive.
Die EP-A 246 729 lehrt ein Verfahren zur Herstellung sog. "fe ster" Dispersionen mit einem Wassergehalt von maximal 3 Gew.-%. Dabei wird auf einem Zweischneckenextruder aus einem Polymer, einem mit Carbonsäuregruppen modifiziertem Polymer als Emulgator und wenig Wasser eine Polymerdispersion hergestellt, die fest oder pastös ist. Die Dispersion wird durch eine Kühlvorrichtung auf eine Temperatur unter dem Siedepunkt des Wassers abgekühlt und ausgetragen. Dieses Abkühlen ist apparativ und energetisch aufwendig. Um eine flüssige wässrige Dispersion zu erhalten, muß die feste Dispersion in einem zusätzlichen Schritt in Wasser dis pergiert werden, was das Verfahren weiter verkompliziert.EP-A 246 729 teaches a process for the production of so-called "fe "Dispersions with a water content of at most 3% by weight. Here, on a twin-screw extruder made of a polymer, a polymer modified with carboxylic acid groups as an emulsifier and little water made a polymer dispersion that solid or pasty. The dispersion is through a cooling device cooled to a temperature below the boiling point of the water and carried out. This cooling is apparatus and energetic consuming. In order to obtain a liquid aqueous dispersion, the solid dispersion in an additional step in water dis be pergiert, which further complicates the process.
Die EP-A 972 794 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion aus einer thermoplastischen Formmasse, einer C25-60-Fettsäure oder deren Ester als Emulgator, und Wasser, auf einem Zweischneckenextruder mit Entgasungsöffnungen. Gemäß Bei spiel 1 wird das Polymer bei 160°C im Extruder aufgeschmolzen und es wird durch eine Entgasungsöffnung eine wässrige Lösung zuge fügt. Der Extruderinhalt wird mit einem gekühlten statischen Mi scher energieaufwendig auf 90°C abgekühlt. Die Schrift sagt nicht, wie der bei 160°C unter Druck stehende Extruderinhalt gegenüber dem Polymerfeed und dem Austrag, die beide unter Normaldruck ste hen, abgedichtet werden soll. Das Verfahren liefert feststoffrei che Dispersionen mit einem Wassergehalt von nur 3 bis 25 Gew.-%. Die Schrift lehrt, daß sich geringere Feststoffgehalte nicht ein stellen lassen. Damit ist das Verfahren hinsichtlich des Wasser gehalts unflexibel, hinsichtlich der Druckdichtung unklar und hinsichtlich des Energieaufwands teuer.EP-A 972 794 describes a process for producing a dispersion from a thermoplastic molding composition, a C 25-60 fatty acid or its ester as an emulsifier, and water, on a twin-screw extruder with degassing openings. According to example 1, the polymer is melted at 160 ° C. in the extruder and an aqueous solution is added through a degassing opening. The extruder content is cooled to 90 ° C using a chilled static mixer. The document does not say how the extruder content under pressure at 160 ° C should be sealed against the polymer feed and the discharge, both of which are under normal pressure. The process provides solids-free dispersions with a water content of only 3 to 25% by weight. The Scripture teaches that lower solids contents cannot be adjusted. This makes the process inflexible in terms of water content, unclear in terms of pressure seal and expensive in terms of energy consumption.
Es bestand die Aufgabe, den geschilderten Nachteilen abzuhelfen. Insbesondere bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung wässriger Polymerdispersionen bereitzustellen, bei dem die unter schiedlichsten Polymere eingesetzt werden können. Weiterhin soll ten sich mit dem Verfahren sowohl feststoffarme als auch fest stoffreiche Dispersionen problemlos herstellen lassen, d. h. der Feststoffgehalt sollte in weiten Grenzen variabel sein.The task was to remedy the disadvantages described. In particular, the task was to create a method to provide aqueous polymer dispersions in which the under various polymers can be used. Furthermore should The process made both low and solid solids let fabric-rich dispersions be easily produced, d. H. the Solids content should be variable within wide limits.
Weiterhin bestand die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das ohne eine aufwendige Abkühlung der Dispersion am Extruderende auskommt und damit unabhängig vom Siedepunkt des Wassers ist.Furthermore, the task was to provide a method that without complex cooling of the dispersion at the end of the extruder needs and is therefore independent of the boiling point of the water.
Schließlich sollte sich mit dem Verfahren bereits der endgültigen Feststoffgehalt der Dispersion einstellen lassen, d. h. die Dis persion, welche den Extruder verläßt, sollte ohne nachgeschaltete Verdünnung oder Dispergierung in Wasser bereits den gewünschten Wassergehalt aufweisen. Das Vermischen des Polymeren mit dem Emulgator, die Zugabe des Wassers und das Einstellen des endgül tigen Wassergehalts sollte auf einer einzigen Maschine erfolgen.After all, the procedure should already be the final one Let the solids content of the dispersion be adjusted, d. H. the dis persion, which leaves the extruder, should be without downstream Dilution or dispersion in water already the desired Have water content. Mixing the polymer with the Emulsifier, the addition of water and the setting of the final water content should be carried out on a single machine.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren zur Herstellung
von Polymerdispersionen gefunden. Es ist dadurch gekennzeichnet,
Accordingly, the process defined at the outset for the production of polymer dispersions was found. It is characterized
- - daß die Extruderschnecken derart ausgestaltet sind, daß sich im Extruder zwischen der Aufschmelzzone und der ersten Misch zone ein Ring aus aufgeschmolzenem Polymer A (Schmelzering) ausbildet, der den nachfolgenden Extruderinhalt zu Feedzone hin abdichtet,- That the extruder screws are designed such that in the extruder between the melting zone and the first mixing zone a ring made of melted polymer A (melting ring) trains the subsequent extruder content to feed zone seals off,
- - daß die Austragszone eine Druckhaltevorrichtung enthält und- That the discharge zone contains a pressure maintaining device and
- - daß der endgültige Feststoffgehalt der Polymerdispersion be reits in der letzten Mischzone eingestellt wird, indem eine entsprechende Wassermenge eindosiert wird.- That the final solids content of the polymer dispersion be is already set in the last mixing zone by a appropriate amount of water is metered.
Als Polymere A kommen alle thermoplastischen Polymere in Be tracht. Solche Polymere werden beispielsweise im Kunststoff-Ta schenbuch, Hrg. Saechtling, 25. Ausgabe, Hanser-Verlag München 1992, insbesondere Kap. 4, und im Kunststoff-Handbuch, Hrg. G. Becker und D. Braun, Bände 1 bis 11, Hanser-Verlag München 1966-1996, beschrieben. Im Kunststoff-Taschenbuch von Saechtling wer den auch Bezugsquellen genannt.All thermoplastic polymers come in as polymers A. costume. Such polymers are used for example in plastic Ta schenbuch, publisher Saechtling, 25th edition, Hanser-Verlag Munich 1992, especially chap. 4, and in the plastic manual, ed. G. Becker and D. Braun, volumes 1 to 11, Hanser-Verlag Munich 1966-1996. In the plastic paperback by Saechtling who also called the sources of supply.
Bevorzugt ist das Polymer A ausgewählt aus der Gruppe der Poly oxymethylene, Polycarbonate, Polyester, Polyolefine, Poly acrylate, Polymethacrylate, Polyamide, vinylaromatischen Polymere, Polyarylenether, Polyurethane, Polyisocyanurate, Poly harnstoffe, Polylactide, thermoplastischen Elastomere, halogen haltigen Polymerisate, imidgruppenhaltige Polymere, Cellulose ester, Silicon-Polymere, oder deren Mischungen oder Copolymere. Polymer A is preferably selected from the group of poly oxymethylene, polycarbonates, polyesters, polyolefins, poly acrylates, polymethacrylates, polyamides, vinyl aromatic Polymers, polyarylene ethers, polyurethanes, polyisocyanurates, poly ureas, polylactides, thermoplastic elastomers, halogen containing polymers, polymers containing imide groups, cellulose esters, silicone polymers, or their mixtures or copolymers.
Verfahren zur Herstellung der nachstehend beschriebenen Polymere sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so daß sich hier nähere Angaben erübrigen.Process for the preparation of the polymers described below are known to the person skilled in the art and are described in the literature, so that further details are unnecessary here.
Derartige Polymerisate sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben.Such polymers are known per se to the person skilled in the art and in described in the literature.
Ganz allgemein weisen diese Polymere mindestens 50 Mol-% an wie derkehrenden Einheiten -CH2O- in der Polymerhauptkette auf. Die Homopolymeren werden im allgemeinen durch Polymerisation von Formaldehyd oder Trioxan hergestellt, vorzugsweise in der Gegen wart von geeigneten Katalysatoren.In general, these polymers have at least 50 mol% of the -CH 2 O- units in the main polymer chain. The homopolymers are generally prepared by polymerizing formaldehyde or trioxane, preferably in the presence of suitable catalysts.
Im Rahmen der Erfindung werden Polyoxymethylencopolymere bevor
zugt, insbesondere solche, die neben den wiederkehrenden Ein
heiten -CH2O- noch bis zu 50, vorzugsweise 0,1 bis 20 und ins
besondere 0,3 bis 10 Mol-% an wiederkehrenden Einheiten
In the context of the invention, polyoxymethylene copolymers are preferred, in particular those which, in addition to the recurring units -CH 2 O-, up to 50, preferably 0.1 to 20 and in particular 0.3 to 10 mol% of recurring units
enthalten, wobei R1 bis R4 unabhängig voneinander ein Wasserstoff atom, eine C1- bis C4-Alkylgruppe oder eine halogensubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und R5 eine -CH2-, -CH2O-, eine C1- bis C4-Alkyl- oder C1- bis C4-Haloalkyl substituierte Methylengruppe oder eine entsprechende Oxymethylengruppe darstel len und n einen Wert im Bereich von 0 bis 3 hat. Vorteilhafter weise können diese Gruppen durch Ringöffnung von cyclischen Ethern in die Copolymere eingeführt werden. Geeignete cyclische Ether sind beispielsweise Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid, 1,3-Butylenoxid, 1,3-Dioxan, 1,3-Dioxolan und 1,3-Dioxepan als cyclische Ether genannt sowie lineare Oligo- oder Polyformale wie Polydioxolan oder Polydioxepan als Comono mere genannt.contain, wherein R 1 to R 4 independently of one another are a hydrogen atom, a C 1 to C 4 alkyl group or a halogen-substituted alkyl group having 1 to 4 C atoms and R 5 is a -CH 2 -, -CH 2 O-, a C 1 - to C 4 -alkyl or C 1 - to C 4 -haloalkyl represent methylene group or a corresponding oxymethylene group and n has a value in the range from 0 to 3. These groups can advantageously be introduced into the copolymers by ring opening of cyclic ethers. Suitable cyclic ethers are, for example, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,3-butylene oxide, 1,3-dioxane, 1,3-dioxolane and 1,3-dioxepane as cyclic ethers and linear oligo- or polyformals such as polydioxolane or polydioxepane as comonomers.
Ebenfalls geeignet sind Oxymethylenterpolymerisate, die beispielsweise durch Umsetzung von Trioxan, einem der vorstehend beschriebenen cyclischen Ether mit einem dritten, bifunktionellen Monomeren hergestellt werden. Solche bifunktionellen Monomere sind z. B. Ethylendiglycid, Diglycidylether und Diether aus Glycidylen und Formaldehyd, Dioxan oder Trioxan im Molverhältnis 2 : 1 sowie Diether aus 2 mol Glycidylverbindung und 1 mol eines aliphatischen Diols mit 2 bis 8 C-Atomen wie beispielsweise die Diglycidylether von Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butan diol, Cyclobutan-1,3-diol, 1,2-Propandiol und Cyclohexan-1,4-diol.Oxymethylene terpolymers which are also suitable for example by reacting trioxane, one of the above described cyclic ether with a third, bifunctional Monomers are produced. Such bifunctional monomers are z. B. ethylene diglycide, diglycidyl ether and diether Glycidylene and formaldehyde, dioxane or trioxane in a molar ratio 2: 1 and Diether from 2 mol glycidyl compound and 1 mol one aliphatic diols with 2 to 8 carbon atoms such as Diglycidyl ether of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butane diol, cyclobutane-1,3-diol, 1,2-propanediol and cyclohexane-1,4-diol.
Die bevorzugten Polyoxymethylencopolymere haben Schmelzpunkte von mindestens 150°C und Molekulargewichte (Gewichtsmittelwert) Mw im Bereich von 5000 bis 200000, vorzugsweise von 7000 bis 150000.The preferred polyoxymethylene copolymers have melting points of at least 150 ° C and molecular weights (weight average) Mw im Range from 5000 to 200000, preferably from 7000 to 150,000.
Geeignete Polycarbonate sind an sich bekannt. Sie sind z. B. ent sprechend den Verfahren der DE-B-13 00 266 durch Grenzflächen polykondensation oder gemäß dem Verfahren der DE-A-14 95 730 durch Umsetzung von Biphenylcarbonat mit Bisphenolen erhältlich. Bevorzugtes Bisphenol ist 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)propan, im allgemeinen - wie auch im folgenden - als Bisphenol A bezeichnet.Suitable polycarbonates are known per se. You are e.g. B. ent speaking the method of DE-B-13 00 266 through interfaces polycondensation or according to the method of DE-A-14 95 730 obtainable by reacting biphenyl carbonate with bisphenols. Preferred bisphenol is 2,2-di (4-hydroxyphenyl) propane, im general - as also hereinafter - referred to as bisphenol A.
Anstelle von Bisphenol A können auch andere aromatische Dihydroxyverbindungen verwendet werden, insbesondere 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)pentan, 2,6-Dihydroxynaphthalin, 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon, 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfit, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan, 1,1-Di-(4-hydroxyphenyl)ethan oder 4,4-Dihydroxydiphenyl sowie Mischungen der vorgenannten Dihydroxyverbindungen.Instead of bisphenol A, other aromatic Dihydroxy compounds are used, in particular 2,2-di (4-hydroxyphenyl) pentane, 2,6-dihydroxynaphthalene, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfite, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 1,1-di- (4-hydroxyphenyl) ethane or 4,4-dihydroxydiphenyl as well Mixtures of the aforementioned dihydroxy compounds.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind solche auf der Basis von Bisphenol A oder Bisphenol A zusammen mit bis zu 30 Mol-% der 1 vorstehend genannten aromatischen Dihydroxyverbindungen. Die re lative Viskosität dieser Polycarbonate liegt im allgemeinen im Bereich von 1, 1 bis 1,5, insbesondere 1,28 bis 1,4 (gemessen bei 25°C in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in Dichlormethan).Particularly preferred polycarbonates are those based on Bisphenol A or Bisphenol A together with up to 30 mol% of the 1 aromatic dihydroxy compounds mentioned above. The right The relative viscosity of these polycarbonates is in general Range from 1.1 to 1.5, in particular 1.28 to 1.4 (measured at 25 ° C in a 0.5 wt .-% solution in dichloromethane).
Geeignete Polyester sind ebenfalls an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Sie enthalten einen aromatischen Ring in der Hauptkette, der von einer aromatischen Dicarbonsäure herr ührt. Der aromatische Ring kann auch substituiert sein, z. B. durch Halogen wie Chlor und Brom oder durch C1-C4-Alkylgruppen wie Methyl-, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und n-, i- bzw. tert.-Butyl gruppen.Suitable polyesters are also known per se and are described in the literature. They contain an aromatic ring in the main chain, which originates from an aromatic dicarboxylic acid. The aromatic ring can also be substituted, e.g. B. by halogen such as chlorine and bromine or by C 1 -C 4 alkyl groups such as methyl, ethyl, i- or n-propyl and n-, i- or tert-butyl groups.
Die Polyester können durch Umsetzung von aromatischen Dicarbon säuren, deren Estern oder anderer esterbildender Derivate dersel ben mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in an sich bekannter Weise hergestellt werden. The polyester can be made by reacting aromatic dicarbon acids, their esters or other ester-forming derivatives ben with aliphatic dihydroxy compounds in known per se Way.
Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind Naphthalindicarbonsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nen nen. Bis zu 10 mol.-% der aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren ersetzt werden. Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1,2-Ethandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,4-Hexandiol, 1,4-Cyclohexandiol und Neopentylglykol oder deren Mischungen bevorzugt.Preferred dicarboxylic acids are naphthalenedicarboxylic acid, Terephthalic acid and isophthalic acid or mixtures thereof NEN. Up to 10 mol% of the aromatic dicarboxylic acids can by aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids such as Adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acids and Cyclohexanedicarboxylic acids are replaced. From the aliphatic Dihydroxy compounds are diols with 2 to 6 carbon atoms, in particular 1,2-ethanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-hexanediol, 1,4-cyclohexanediol and neopentyl glycol or their Mixtures preferred.
Als besonders bevorzugte Polyester sind Polyalkylenterephthalate, die sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten, zu nen nen. Von diesen werden insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat und Polybutylenterephthalat (PBT) bevorzugt.Polyalkylene terephthalates are particularly preferred polyesters, which are derived from alkane diols with 2 to 6 carbon atoms NEN. Of these, polyethylene terephthalate in particular (PET), polyethylene naphthalate and polybutylene terephthalate (PBT) prefers.
Die Viskositätszahl der Polyester liegt im allgemeinen im Bereich von 60 bis 200 ml/g (gemessen in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in einem Phenol/o-Dichlorbenzol-Gemisch (Gew.-Verh. 1 : 1 bei 25°C)).The viscosity number of the polyesters is generally in the range from 60 to 200 ml / g (measured in a 0.5% by weight solution in a phenol / o-dichlorobenzene mixture (weight ratio 1: 1 at 25 ° C)).
Als Polyolefine sind alle Polymere aus Olefinen geeignet, ins besondere Polymere von Ethylen, Propylen, But-1-en, Isobutylen, und 4-Methylpenten. Unter "Polymere" sollen sowohl Homopolymere, als auch Copolymere aus einem der genannten Monomere als Hauptmo nomer und anderen Monomeren als Comonomere, verstanden werden. Als Comonomere kommen auch höhere Homologe wie Hexen und Octen in Betracht.All polymers of olefins are suitable as polyolefins, ins special polymers of ethylene, propylene, but-1-ene, isobutylene, and 4-methylpentene. "Polymers" should include both homopolymers, as well as copolymers of one of the monomers mentioned as the main mo monomer and other monomers as comonomers. Higher homologs such as witches and octene also come in as comonomers Consideration.
Bevorzugte Polyolefine sind die Homopolymere und Copolymere des Ethylens sowie die Homopolymere und Copolymere des Propylens.Preferred polyolefins are the homopolymers and copolymers of Ethylene and the homopolymers and copolymers of propylene.
Geeignete Polyethylen(PE)-Homopolymere sind z. B.:
Suitable polyethylene (PE) homopolymers are e.g. B .:
- - PE-LD (LD = low density), erhältlich nach dem Hochdruckver fahren (ICI) bei 1000 bis 3000 bar und 150 bis 300 W mit Sau erstoff oder Peroxiden als Katalysatoren in Autoklaven oder Rohrreaktoren. Stark verzweigt mit unterschiedlich langen Verzweigungen, Kristallinität 40 bis 50%, Dichte 0,915 bis 0,935 g/cm3, mittlere Molmasse bis 600000 g/mol. - PE-LD (LD = low density), available according to the high pressure process (ICI) at 1000 to 3000 bar and 150 to 300 W with oxygen or peroxides as catalysts in autoclaves or tubular reactors. Heavily branched with branches of different lengths, crystallinity 40 to 50%, density 0.915 to 0.935 g / cm 3 , average molar mass up to 600000 g / mol.
- - PE-LLD (LLD = linear low density), erhältlich mit Metallkom plex-Katalysatoren im Niederdruckverfahren aus der Gasphase, aus einer Lösung (z. B. Benzin), in einer Suspension oder mit einem modifizierten Hochdruckverfahren. Schwach verzweigt mit in sich unverzweigten Seitenketten, Molmassen höher als bei PE-LD.- PE-LLD (LLD = linear low density), available with metal comm plex catalysts in the low pressure process from the gas phase, from a solution (e.g. petrol), in a suspension or with a modified high pressure process. Weakly branched with in unbranched side chains, molecular weights higher than in LDPE.
- - PE-HD (HD = high density), erhältlich nach dem Mittel druck-(Phillips) und Niederdruck-(Ziegler)-Verfahren. Nach Phillips bei 30 bis 40 bar, 85 bis 180°C, Chromoxid als Kata lysator, Molmassen etwa 50000 g/mol. Nach Ziegler bei 1 bis 50 bar, 20 bis 150°C, Titanhalide, Titanester oder Aluminiu malkyle als Katalysatoren, Molmasse etwa 200000 bis 400000 g/mol. Durchführung in Suspension, Lösung, Gasphase oder Masse. Sehr schwach verzweigt, Kristallinität 60 bis 80%, Dichte 0,942 bis 0,965 g/cm3.- PE-HD (HD = high density), available according to the medium pressure (Phillips) and low pressure (Ziegler) process. According to Phillips at 30 to 40 bar, 85 to 180 ° C, chromium oxide as a catalyst, molar masses about 50,000 g / mol. According to Ziegler at 1 to 50 bar, 20 to 150 ° C, titanium halides, titanium esters or aluminium malkyle as catalysts, molar mass about 200,000 to 400,000 g / mol. Carried out in suspension, solution, gas phase or mass. Very weakly branched, crystallinity 60 to 80%, density 0.942 to 0.965 g / cm 3 .
- - PE-HD-HMW (HMW = high molecular weight), erhältlich nach Ziegler-, Phillips- oder Gasphasenmethode. Hohe Dichte und hohe Molmasse.- PE-HD-HMW (HMW = high molecular weight), available after Ziegler, Phillips or gas phase method. High density and high molecular weight.
- - PE-HD-UHMW (UHMW = ultra high molecular weight) erhältlich mit modifiziertem Ziegler-Katalysator, Molmasse 3000000 bis 6000000 g/mol.- PE-HD-UHMW (UHMW = ultra high molecular weight) available with modified Ziegler catalyst, molecular weight 3000000 bis 6000000 g / mol.
Besonders geeignet ist Polyethylen, das in einem Gasphasenwirbel bettverfahren unter Verwendung von (üblicherweise geträgerten) Katalysatoren hergestellt wird, z. B. Lupolen® (Elenac).Polyethylene, which is in a gas phase vortex, is particularly suitable bed process using (usually supported) Catalysts is made, e.g. B. Lupolen® (Elenac).
Besonders bevorzugt ist Polyethylen, das unter Verwendung von Me tallocen-Katalysatoren hergestellt wird. Derartiges Polyethylen ist z. B. als Luflexen® (Elenac) im Handel erhältlich.Polyethylene is particularly preferred, which using Me tallocene catalysts is produced. Such polyethylene is z. B. commercially available as Luflexen® (Elenac).
Besonders geeignete Metallocenkomplexe sind beispielsweise der DE-A 198 06 435, Seite 3, Zeile 68 bis Seite 5, Zeile 67 be schrieben. Es wird ausdrücklich auf die genannte Textstelle ver wiesen. Die Synthese derartiger Komplexverbindungen kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei die Umsetzung der ent sprechend substituierten, cyclischen Kohlenwasserstoffanionen mit Halogeniden von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob oder Tantal, bevorzugt ist. Beispiele für entsprechende Herstellungs verfahren sind u. a. im Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370 beschrieben.Particularly suitable metallocene complexes are, for example DE-A 198 06 435, page 3, line 68 to page 5, line 67 be wrote. It is expressly referred to the passage mentioned grasslands. The synthesis of such complex compounds can be done according to known methods take place, the implementation of the ent accordingly substituted, cyclic hydrocarbon anions Halides of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium or Tantalum is preferred. Examples of corresponding manufacturing have proceeded u. a. in the Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370.
Es können auch Mischungen verschiedener Metallocenkomplexe einge setzt werden. Mixtures of different metallocene complexes can also be used be set.
In der Regel werden die Metallocenkomplexe durch eine Aktivator verbindung aktiviert. Geeignete Aktivatoren sind insbesondere Verbindungen, die Metallocenium-Ionen bilden. Geeignete metall oceniumionenbildende Verbindungen sind insbesondere Komplexver bindungen, ausgewählt aus der Gruppe der starken, neutralen Lewissäuren, der ionischen Verbindungen mit lewissauren Kationen und der ionischen Verbindungen mit Brönsted-Säuren als Kation. Details siehe weiter unten beim Polypropylen.As a rule, the metallocene complexes are activated by an activator connection activated. Suitable activators are in particular Compounds that form metallocenium ions. Suitable metal Compounds forming ocenium ions are in particular complex ver bindings selected from the group of strong, neutral Lewis acids, the ionic compounds with Lewis acid cations and the ionic compounds with Bronsted acids as the cation. See Polypropylene below for details.
Als Ethylen-Copolymere sind alle handelsüblichen Ethylen-Copoly mere geeignet, beispielsweise Luflexen®-Typen (Basell), Nordel® und Engage® (Dow, DuPont). Als Comonomere sind alle α-Olefine mit 3 bis 10 C-Atomen geeignet, insbesondere Propylen, But-1-en, Hex-1-en und Oct-1-en, außerdem Alkylacrylate und -methacrylate mit 1 bis 20 C-Atomen im Alkylrest, insbesondere Butylacrylat. Weitere geeignete Comonomere sind Diene wie z. B. Butadien, Iso pren und Octadien sowie Dicyclopentadien.All commercially available ethylene copoly are ethylene copolymers suitable, for example Luflexen® types (Basell), Nordel® and Engage® (Dow, DuPont). All α-olefins are included as comonomers 3 to 10 carbon atoms suitable, in particular propylene, but-1-ene, Hex-1-ene and oct-1-ene, as well as alkyl acrylates and methacrylates with 1 to 20 carbon atoms in the alkyl radical, especially butyl acrylate. Other suitable comonomers are dienes such as. B. Butadiene, Iso pren and octadiene and dicyclopentadiene.
Es handelt sich üblicherweise um statistische Copolymere oder Block- oder Impactcopolymere.They are usually statistical copolymers or Block or impact copolymers.
Block- oder Impactcopolymere aus Ethylen und Comonomeren sind Polymere, bei denen man in der ersten Stufe ein Homopolymer des Comonomeren oder ein statistisches Copolymer des Comonomeren mit bis zu 15 Gew.-%, bevorzugt bis zu 6 Gew.-% Ethylen herstellt und dann in der zweiten Stufe ein Comonomer-Ethylen-Copolymer mit Ethylengehalten von 15 bis 80 Gew.-% hinzupolymerisiert. In der Regel wird soviel des Comonomer-Ethylen-Copolymer hinzupoly merisiert, daß das in der zweiten Stufe erzeugte Copolymer im Endprodukt einen Anteil von 3 bis 60 Gew-% aufweist.Block or impact copolymers of ethylene and comonomers are Polymers in which a homopolymer of Comonomers or a random copolymer of the comonomer with up to 15 wt .-%, preferably up to 6 wt .-% ethylene and then in the second stage with a comonomer-ethylene copolymer Polymerized ethylene contents of 15 to 80 wt .-%. In the As a rule, so much of the comonomer-ethylene copolymer is added merized that the copolymer produced in the second stage in End product has a share of 3 to 60% by weight.
Die Polymerisation zur Herstellung der Ethylen-Comonomer-Copoly mere kann mittels eines Ziegler-Natta-Katalysatorsystems erfol gen. Dabei werden insbesondere solche Katalysatorsysteme verwendet, die neben einer titanhaltigen Feststoffkomponente noch Cokatalysatoren in Form von organischen Aluminiumverbindungen und Elektronendonorverbindungen aufweisen.The polymerization to produce the ethylene comonomer copoly mere can be done using a Ziegler-Natta catalyst system Such catalyst systems are used in particular used in addition to a titanium-containing solid component Cocatalysts in the form of organic aluminum compounds and Have electron donor compounds.
Es können aber auch Katalysatorsysteme auf der Basis von Metallo cenverbindungen bzw. auf der Basis von polymerisationsaktiven Metallkomplexen eingesetzt werden.However, catalyst systems based on metallo can also be used cen compounds or based on polymerization-active Metal complexes are used.
Unter der Bezeichnung Polypropylen sollen nachfolgend sowohl Homo- als auch Copolymere des Propylens verstanden werden. Copolymere des Propylens enthalten in untergeordneten Mengen mit Propylen copolymerisierbare Monomere, beispielsweise C2-C8-Alk-1-ene wie u. a. Ethylen, But-1-en, Pent-1-en oder Hex-1-en. Es können auch zwei oder mehr verschiedene Comonomere verwendet werden.The term polypropylene is to be understood below to mean both homopolymers and copolymers of propylene. Copolymers of propylene contain minor amounts of monomers copolymerizable with propylene, for example C 2 -C 8 -alk-1-enes such as ethylene, but-1-ene, pent-1-ene or hex-1-ene. Two or more different comonomers can also be used.
Geeignete Polypropylene sind u. a. Homopolymere des Propylens oder Copolymere des Propylens mit bis zu 50 Gew.-% einpolymerisierter anderer Alk-1-ene mit bis zu 8 C-Atomen. Die Copolymere des Pro pylens sind hierbei statistische Copolymere oder Block- oder Im pactcopolymere. Sofern die Copolymere des Propylens statistisch aufgebaut sind, enthalten sie im allgemeinen bis zu 15 Gew.-%, bevorzugt bis zu 6 Gew.-%, andere Alk-1-ene mit bis zu 8 C-Ato men, insbesondere Ethylen, But-1-en oder ein Gemisch aus Ethylen und But-1-en.Suitable polypropylenes include a. Homopolymers of propylene or Copolymers of propylene polymerized with up to 50% by weight other alk-1-enes with up to 8 carbon atoms. The copolymers of the Pro pylens are statistical copolymers or block or Im pactcopolymere. Provided the copolymers of propylene are statistical they generally contain up to 15% by weight, preferably up to 6% by weight, other alk-1-enes with up to 8 carbon atoms men, especially ethylene, but-1-ene or a mixture of ethylene and but-1-ene.
Block- oder Impactcopolymere des Propylens sind Polymere, bei de nen man in der ersten Stufe ein Propylenhomopolymer oder ein sta tistisches Copolymer des Propylens mit bis zu 15 Gew.-%, bevor zugt bis zu 6 Gew.-%, anderer Alk-1-ene mit bis zu 8 C-Atomen herstellt und dann in der zweiten Stufe ein Propylen-Ethylen-Co polymer mit Ethylengehalten von 15 bis 80 Gew.-%, wobei das Pro pylen-Ethylen-Copolymer zusätzlich noch weitere C4-C8-Alk-1-ene enthalten kann, hinzupolymerisiert. In der Regel wird soviel des Propylen-Ethylen-Copolymer hinzupolymerisiert, daß das in der zweiten Stufe erzeugte Copolymer im Endprodukt einen Anteil von 3 bis 60 Gew-% aufweist.Block or impact copolymers of propylene are polymers in which, in the first stage, a propylene homopolymer or a statistical copolymer of propylene with up to 15% by weight, preferably up to 6% by weight, of other alk-1- ene with up to 8 carbon atoms and then in the second stage a propylene-ethylene copolymer with ethylene contents of 15 to 80 wt .-%, the propylene-ethylene copolymer additionally additional C 4 -C 8 - May contain alk-1-ene, polymerized. As a rule, so much of the propylene-ethylene copolymer is polymerized in that the copolymer produced in the second stage has a proportion of 3 to 60% by weight in the end product.
Die Polymerisation zur Herstellung von Polypropylen kann mittels eines Ziegler-Natta-Katalysatorsystems erfolgen. Dabei werden insbesondere solche Katalysatorsysteme verwendet, die neben einer titanhaltigen Feststoffkomponente a) noch Cokatalysatoren in Form von organischen Aluminiumverbindungen b) und Elektronendonor verbindungen c) aufweisen.The polymerization for the production of polypropylene can be carried out using a Ziegler-Natta catalyst system. In doing so in particular those catalyst systems used in addition to a titanium-containing solid component a) or cocatalysts in the form of organic aluminum compounds b) and electron donor have connections c).
Als titanhaltige Feststoffkomponente a) sind u. a. Halogenide oder Alkohole des drei- oder vierwertigen Titans geeignet. Geeignete Aluminiumverbindungen b) sind insbesondere Trialkylaluminium verbindungen, deren Alkylgruppen jeweils 1 bis 8 C-Atome auf weisen, beispielsweise Trimethylaluminium, Triethylaluminium, Tri-iso-butylaluminium, Trioctylaluminium oder Methyldiethyl- aluminium oder Mischungen daraus.As titanium-containing solid component a) are u. a. Halides or Alcohols of trivalent or tetravalent titanium are suitable. suitable Aluminum compounds b) are in particular trialkyl aluminum compounds whose alkyl groups each have 1 to 8 carbon atoms have, for example trimethyl aluminum, triethyl aluminum, Tri-iso-butyl aluminum, trioctyl aluminum or methyl diethyl aluminum or mixtures thereof.
Neben der Aluminiumverbindung b) verwendet man in der Regel als weiteren Cokatalysator Elektronendonorverbindungen c) wie mono- oder polyfunktionelle Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride oder Carbonsäureester, ferner Ketone, Ether, Alkohole, Lactone, sowie phosphor- und siliciumorganische Verbindungen, wobei die Elektronendonorverbindungen c) gleich oder verschieden von den zur Herstellung der titanhaltige Feststoffkomponente a) einge setzten Elektronendonorverbindungen sein können.In addition to the aluminum compound b) is usually used as a further cocatalyst electron donor compounds c) such mono- or polyfunctional carboxylic acids, carboxylic anhydrides or carboxylic acid esters, furthermore ketones, ethers, alcohols, lactones, and organophosphorus and organosilicon compounds, the Electron donor compounds c) the same or different from the to produce the titanium-containing solid component a) set electron donor compounds can be.
Anstelle von Ziegler-Natta-Katalysatorsystemen können auch - vorzugsweise auf anorganischen Oxiden oder auf Polymeren geträgerte - Metallocenverbindungen bzw. polymerisationsaktive Metallkomplexe zur Herstellung von Polypropylen verwendet werden.Instead of Ziegler-Natta catalyst systems, preferably on inorganic oxides or on polymers supported - metallocene compounds or polymerization-active Metal complexes can be used to manufacture polypropylene.
Geeignete Metallocenverbindungen sind beispielsweise
Ethylenbis(indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Ethylenbis(tetrahydroindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Diphenylmethylen-9-fluorenylcyclopentadienylzirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl)-
zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiyl(2-methyl-4-azapentalen)(2-methyl-4(4'-methyl
phenyl)-indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiyl(2-methyl-4-thiapentalen)(2-ethyl-4(4'-tert.-
butylphenyl)-indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Ethandiyl(2-ethyl-4-azapentalen)(2-ethyl-4(4'-tert.-butylphenyl)-
indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(2-methyl-4-azapentalen)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(2-methyl-4-thiapentalen)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methylindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methylbenzindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methyl-4-phenylindenyl)zirkonium
dichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methyl-4-naphthylindenyl)zirkonium
dichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methyl-4-isopropylindenyl)zirkonium
dichlorid oder
Dimethylsilandiylbis(-2-methyl-4,6-diisopropylindenyl)zirkonium
dichlorid sowie die entsprechenden Dimethylzirkoniumverbindungen.Suitable metallocene compounds are, for example
Ethylenebis (indenyl) zirconium dichloride,
Ethylenebis (tetrahydroindenyl) zirconium dichloride,
Diphenylmethylene-9-fluorenylcyclopentadienylzirkoniumdichlorid,
Dimethylsilanediylbis (-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediyl (2-methyl-4-azapentalen) (2-methyl-4 (4'-methylphenyl) -indenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediyl (2-methyl-4-thiapentalen) (2-ethyl-4 (4'-tert-butylphenyl) -indenyl) zirconium dichloride,
Ethanediyl (2-ethyl-4-azapentalen) (2-ethyl-4 (4'-tert-butylphenyl) indenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (2-methyl-4-azapentalene) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (2-methyl-4-thiapentalene) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (2-methylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (2-methylbenzindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-methyl-4-phenylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-methyl-4-naphthylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-methyl-4-isopropylindenyl) zirconium dichloride or
Dimethylsilanediylbis (-2-methyl-4,6-diisopropylindenyl) zirconium dichloride and the corresponding dimethylzirconium compounds.
Die Metallocenverbindungen sind entweder bekannt oder nach an sich bekannten Methoden erhältlich. Zur Katalyse können auch Mischungen derartiger Metallocenverbindungen eingesetzt werden, ferner die in der EP-A 416 815 beschriebenen Metallocenkomplexe.The metallocene compounds are either known or according to known methods available. For catalysis too Mixtures of such metallocene compounds are used, furthermore the metallocene complexes described in EP-A 416 815.
Weiterhin enthalten die Metallocen-Katalysatorsysteme metall oceniumionenbildende Verbindungen. Geeignet sind starke, neutrale Lewissäuren, ionische Verbindungen mit lewissauren Kationen oder ionische Verbindungen mit Brönsted-Säuren als Kation. Beispiele sind hierfür Tris(pentafluorphenyl)boran, Tetrakis(pentafluoro phenyl)borat oder Salze des N,N-Dimethylaniliniums. Ebenfalls ge eignet als metalloceniumionenbildende Verbindungen sind offen kettige oder cyclische Alumoxanverbindungen. Diese werden üblicherweise durch Umsetzung von Trialkylaluminium mit Wasser hergestellt und liegen in der Regel als Gemische unterschiedlich langer, sowohl linearer als auch cyclischer Kettenmoleküle vor.The metallocene catalyst systems also contain metal Compounds forming ocenium ions. Strong, neutral ones are suitable Lewis acids, ionic compounds with Lewis acid cations or Ionic compounds with Bronsted acids as the cation. Examples are tris (pentafluorophenyl) borane, tetrakis (pentafluoro phenyl) borate or salts of N, N-dimethylanilinium. Also ge Suitable as compounds forming metallocenium ions are open chain or cyclic alumoxane compounds. These will usually by reacting trialkyl aluminum with water produced and are usually different as mixtures long, both linear and cyclic chain molecules.
Darüber hinaus können die Metallocen-Katalysatorsysteme metall organische Verbindungen der Metalle der I., II. oder III. Haupt gruppe des Periodensystems enthalten wie n-Butyl-Lithium, n-Bu tyl-n-octyl-Magnesium oder Tri-iso-butylaluminium, Triethyl aluminium oder Trimethylaluminium.In addition, the metallocene catalyst systems can be metal organic compounds of the metals of I., II. or III. head Group of the periodic table contain such as n-butyl lithium, n-Bu tyl-n-octyl-magnesium or tri-iso-butyl aluminum, triethyl aluminum or trimethyl aluminum.
Die Polymerisation zur Herstellung der verwendeten Polypropylene wird unter üblichen Reaktionsbedingungen bei Temperaturen von 40 bis 120°C, insbesondere von 50 bis 100°C und Drücken von 10 bis 100 bar, insbesondere von 20 bis 50 bar vorgenommen.The polymerization to produce the polypropylenes used under normal reaction conditions at temperatures of 40 up to 120 ° C, in particular from 50 to 100 ° C and pressures from 10 to 100 bar, in particular from 20 to 50 bar.
Geeignete Polypropylene weisen in der Regel eine Schmelzflußrate (MFR), nach ISO 1133, von 0,1 bis 200 g/10 min. insbesondere von 0,2 bis 100 g/10 min. bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg, auf.Suitable polypropylenes generally have a melt flow rate (MFR), according to ISO 1133, from 0.1 to 200 g / 10 min. especially of 0.2 to 100 g / 10 min. at 230 ° C and under a weight of 2.16 kg.
Hierunter sind insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) sowie Copolymere auf der Basis von Methylmethacrylat mit bis zu 40 Gew.-% weiterer copolymerisierbarer Monomeren zu verstehen, wie sie beispielsweise unter den Bezeichnungen Lucryl® oder Plexi glas® erhältlich sind.These include in particular polymethyl methacrylate (PMMA) as well Copolymers based on methyl methacrylate with up to 40 wt .-% of other copolymerizable monomers to understand how for example under the names Lucryl® or Plexi glas® are available.
Ebenso geeignet sind Homo- oder Copolymere auf Basis von Acrylaten wie z. B. Butylacrylat und ggf. weiteren Comonomeren. Sie werden beispielsweise als thermoplastische Elastomere verwendet.Homopolymers or copolymers based on are also suitable Acrylates such as B. butyl acrylate and possibly other comonomers. They are used, for example, as thermoplastic elastomers used.
Geeignet sind Polyamide mit aliphatischem teilkristallinem oder teilaromatischem sowie amorphem Aufbau jeglicher Art und deren Blends, einschließlich Polyetheramiden wie Polyetherblockamiden. Unter Polyamiden im Sinne der vorliegenden Erfindung sollten alle bekannten Polyamide verstanden werden. Solche Polyamide weisen im allgemeinen eine Viskositätszahl von 90 bis 350, vorzugsweise 110 bis 240 ml/g auf bestimmt in einer 0,5 gew.-%igen Lösung in 96 gew.-%iger Schwefelsäure bei 25°C gemäß ISO 307.Polyamides with aliphatic semi-crystalline or are suitable partly aromatic and amorphous structure of all kinds and their Blends, including polyether amides such as polyether block amides. Polyamides in the sense of the present invention should all known polyamides can be understood. Such polyamides have generally a viscosity number of 90 to 350, preferably 110 up to 240 ml / g determined in a 0.5 wt .-% solution in 96% by weight sulfuric acid at 25 ° C according to ISO 307.
Halbkristalline oder amorphe Harze mit einem Molekulargewicht (Gewichtsmittelwert) von mindestens 5000, wie sie z. B. in den amerikanischen Patentschriften 2 071 250, 2 071 251, 2 130 523, 2 130 948, 2 241 322, 2 312 966, 2 512 606 und 3 393 210 be schrieben werden, sind bevorzugt. Beispiele hierfür sind Poly amide, die sich von Lactamen mit 7 bis 13 Ringgliedern ableiten, wie Polycaprolactam, Polycapryllactam und Polylaurinlactam, sowie Polyamide, die durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit Diaminen erhalten werden.Semi-crystalline or amorphous resins with a molecular weight (Weight average) of at least 5000, as z. Tie American patents 2,071,250, 2,071,251, 2,130,523, 2 130 948, 2 241 322, 2 312 966, 2 512 606 and 3 393 210 be are preferred. Examples include poly amides derived from lactams with 7 to 13 ring members, such as polycaprolactam, polycapryllactam and polylaurinlactam, and Polyamides made by reacting dicarboxylic acids with diamines be preserved.
Als Dicarbonsäuren sind Alkandicarbonsäuren mit 6 bis 12, ins besondere 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbon säuren einsetzbar. Hier seien Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacin säure, Dodecandisäure (= Decandicarbonsäure) und Terephthal- und/ oder Isophthalsäure als Säuren genannt. Als Diamine eignen sich besonders Alkandiamine mit 6 bis 12, insbesondere 6 bis 8 Kohlen stoffatomen sowie m-Xylylendiamin, Di-(4-aminophenyl)methan, Di-(4-aminocyclohexyl)-methan, 2,2-Di-(4-aminophenyl)-propan oder 2,2-Di-(4-aminocyclohexyl)-propan.As dicarboxylic acids are alkanedicarboxylic acids with 6 to 12 ins special 6 to 10 carbon atoms and aromatic dicarbon acids can be used. Here are adipic acid, azelaic acid, sebacin acid, dodecanedioic acid (= decanedicarboxylic acid) and terephthalic and / or called isophthalic acids. Are suitable as diamines especially alkane diamines with 6 to 12, in particular 6 to 8 carbons atoms of matter and m-xylylenediamine, di- (4-aminophenyl) methane, Di (4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-di (4-aminophenyl) propane or 2,2-di- (4-aminocyclohexyl) propane.
Bevorzugte Polyamide sind Polyhexamethylenadipinsäureamid (PA 66) und Polyhexamethylensebacinsäureamid (PA 610), Polycaprolactam (PA 6) sowie Copolyamide 6/66, insbesondere mit einem Anteil von 5 bis 95 Gew.-% an Caprolactam-Einheiten. PA 6, PA 66 und Copolyamide 6/66 sind besonders bevorzugt.Preferred polyamides are polyhexamethylene adipamide (PA 66) and polyhexamethylene sebacic acid amide (PA 610), polycaprolactam (PA 6) and copolyamides 6/66, in particular with a proportion of 5 to 95% by weight of caprolactam units. PA 6, PA 66 and Copolyamides 6/66 are particularly preferred.
Außerdem seien auch noch Polyamide erwähnt, die z. B. durch Kondensation von 1,4-Diaminobutan mit Adipinsäure unter erhöhter Temperatur erhältlich sind (Polyamid-4,6). Herstellungsverfahren für Polyamide dieser Struktur sind z. B. in den EP-A 38 094, EP-A 38 582 und EP-A 39 524 beschrieben. Weitere Beispiele sind Polyamide, die durch Copolymerisation zweier oder mehrerer der vorgenannten Monomeren erhältlich sind, oder Mischungen mehrerer Polyamide geeignet, wobei das Mischungsverhältnis beliebig ist.In addition, polyamides should also be mentioned, which, for. B. by Condensation of 1,4-diaminobutane with adipic acid with increased Temperature are available (polyamide 4.6). production method for polyamides of this structure, e.g. B. in EP-A 38 094, EP-A 38 582 and EP-A 39 524. Other examples are Polyamides obtained by copolymerizing two or more of the aforementioned monomers are available, or mixtures of several Suitable polyamides, the mixing ratio is arbitrary.
Weiterhin haben sich solche teilaromatischen Copolyamide wie PA 6/6T und PA 66/6T als besonders vorteilhaft erwiesen, deren Triamingehalt weniger als 0,5, vorzugsweise weniger als 0,3 Gew.-% beträgt (siehe EP-A 299 444). Die Herstellung der teilaromatischen Copolyamide mit niedrigem Triamingehalt kann nach den in den EP-A 129 195 und 129 196 beschriebenen Verfahren erfolgen.Furthermore, such partially aromatic copolyamides as PA 6 / 6T and PA 66 / 6T proved to be particularly advantageous, their Triamine content less than 0.5, preferably less than 0.3% by weight (see EP-A 299 444). The manufacture of the semi-aromatic copolyamides with low triamine content can by the processes described in EP-A 129 195 and 129 196 respectively.
Die nachfolgende nicht abschließende Aufstellung enthält die ge
nannten, so wie weitere Polyamide im Sinne der Erfindung (in
Klammern sind die Monomeren angegeben):
PA 46: (Tetramethylendiamin, Adipinsäure)
PA 66: (Hexamethylendiamin, Adipinsäure)
PA 69: (Hexamethylendiamin, Azelainsäure)
PA 610: (Hexamethylendiamin, Sebacinsäure)
PA 612: (Hexamethylendiamin, Decandicarbonsäure)
PA 613: (Hexamethylendiamin, Undecandicarbonsäure)
PA 1212: (1,12-Dodecandiamin, Decandicarbonsäure)
PA 1313: (1,13-Diaminotridecan, Undecandicarbonsäure)
PA MXD6: (m-Xylylendiamin, Adipinsäure)
PA TMDT: (Trimethylhexamethylendiamin, Terephthalsäure)
PA 4: (Pyrrolidon)
PA 6: (ε-Caprolactam)
PA 7: (Ethanolactam)
PA 8: (Capryllactam)
PA 9: (9-Aminopelargonsäure)
PA 11: (11-Aminoundecansäure)
PA 12: (Laurinlactam).The following non-exhaustive list contains the ge, as well as other polyamides in the sense of the invention (the monomers are given in parentheses):
PA 46: (tetramethylene diamine, adipic acid)
PA 66: (hexamethylene diamine, adipic acid)
PA 69: (hexamethylenediamine, azelaic acid)
PA 610: (hexamethylenediamine, sebacic acid)
PA 612: (hexamethylene diamine, decanedicarboxylic acid)
PA 613: (hexamethylene diamine, undecanedicarboxylic acid)
PA 1212: (1,12-dodecanediamine, decanedicarboxylic acid)
PA 1313: (1,13-diaminotridecane, undecanedicarboxylic acid)
PA MXD6: (m-xylylenediamine, adipic acid)
PA TMDT: (trimethylhexamethylene diamine, terephthalic acid)
PA 4: (pyrrolidone)
PA 6: (ε-caprolactam)
PA 7: (ethanolactam)
PA 8: (caprylic lactam)
PA 9: (9-aminopelargonic acid)
PA 11: (11-aminoundecanoic acid)
PA 12: (laurolactam).
Diese Polyamide und ihre Herstellung sind bekannt. Einzelheiten zu ihrer Herstellung findet der Fachmann in Ullmanns Encyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 19, S. 39-54, Verlag Che mie, Weinheim 1980, sowie Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A21, S. 179-206, VCH Verlag, Weinheim 1992, sowie Stoeckhert, Kunststofflexikon, 8. Auflage, S. 425-428, Hanser- Verlag München 1992 (Stichwort "Polyamide" und folgende).These polyamides and their production are known. details the specialist can find them in Ullmann's encyclopedia der Technischen Chemie, 4th edition, vol. 19, pp. 39-54, Verlag Che mie, Weinheim 1980, and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A21, pp. 179-206, VCH Verlag, Weinheim 1992, and Stoeckhert, Kunststofflexikon, 8th edition, pp. 425-428, Hanser- Verlag Munich 1992 (keyword "polyamides" and the following).
Entsprechende Polyamide sind unter dem Handelsnamen Ultramid® von BASF erhältlich.Corresponding polyamides are available under the trade name Ultramid® from BASF available.
Das Molekulargewicht dieser an sich bekannten und im Handel er hältlichen Polymeren liegt im allgemeinen im Bereich von 1500 bis 2000000, vorzugsweise im Bereich von 70000 bis 1000000.The molecular weight of these known and commercially available polymers is generally in the range of 1500 to 2,000,000, preferably in the range of 7,000,000 to 1,000,000.
Nur stellvertretend seien hier vinylaromatische Polymere aus Styrol, Chlorstyrol, alpha-Methylstyrol und p-Methylstyrol ge nannt; es können auch Comonomere wie (Meth)acrylnitril oder (Meth)acrylsäureester am Aufbau beteiligt sein. Besonders bevor zugte vinylaromatische Polymere sind Polystyrol, Styrol-Acrylni tril-Copolymere (SAN) und schlagzäh modifiziertes Polystyrol (HIPS = High Impact Polystyrene) sowie Styrol-Comonomer-Blockco polymere, z. B. mit Butadien (etwa Zweiblock SB und Dreiblock SBS), oder Ethylen-Butylen (etwa Dreiblock SEBS) als Comonomer. Es versteht sich, daß auch Mischungen dieser Polymere eingesetzt werden können. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise nach dem in der EP-A-302 485 beschriebenen Verfahren. Vinyl aromatic polymers are only representative of this Styrene, chlorostyrene, alpha-methylstyrene and p-methylstyrene Nannt; Comonomers such as (meth) acrylonitrile or (Meth) acrylic acid esters to be involved in the construction. Especially before Preferred vinyl aromatic polymers are polystyrene, styrene-acrylic tril copolymers (SAN) and impact modified polystyrene (HIPS = High Impact Polystyrene) and styrene comonomer block co polymers, e.g. B. with butadiene (about two-block SB and three-block SBS), or ethylene-butylene (about three-block SEBS) as a comonomer. It is understood that mixtures of these polymers are also used can be. The production preferably takes place after the in of the methods described in EP-A-302 485.
Weiterhin sind ASA-, ABS- und AES-Polymerisate (ASA = Acrylni tril-Styrol-Acrylester, ABS = Acrylnitril-Butadien-Styrol, AES = Acrylnitril-EPDM-Kautschuk-Styrol) besonders bevorzugt. Diese schlagzähen vinylaromatischen Polymere seien nachfolgend näher beschrieben.Furthermore, ASA, ABS and AES polymers (ASA = Acrylni tril-styrene-acrylic ester, ABS = acrylonitrile-butadiene-styrene, AES = Acrylonitrile-EPDM rubber styrene) is particularly preferred. This Impact-resistant vinyl aromatic polymers are described in more detail below described.
Die schlagzähen vinylaromatischen Polymere enthalten mindestens
ein kautschukelastisches Pfropfpolymerisat A und ein thermopla
stisches Polymerisat B (Matrixpolymerisat). Bevorzugt werden
Pfropfpolymerisate A verwendet, die als Kautschuk enthalten:
The impact-resistant vinyl aromatic polymers contain at least one rubber-elastic graft polymer A and a thermoplastic polymer B (matrix polymer). Graft polymers A which contain as rubber are preferably used:
- - einen Dienkautschuk auf Basis von Dienen mit konjugierten Doppelbindungen. Solche Diene sind z. B. Butadien, Isopren, Norbornen, und deren halogensubstituierte Derivate, etwa Chloropren, in Betracht. Bevorzugt sind Butadien und Isopren, insbesondere Butadien.- a diene rubber based on dienes with conjugated Double bonds. Such services are e.g. B. butadiene, isoprene, Norbornene, and their halogen-substituted derivatives, for example Chloroprene. Butadiene and isoprene are preferred, especially butadiene.
- - einen Alkylacrylatkautschuk auf Basis von Alkylestern der Acrylsäure, insbesondere (C1-C10-Alkyl)ester der Acrylsäure, solche Ester sind z. B. Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und n-Butylacrylat. Bevorzugt sind 2-Ethylhexylacrylat und n-Bu tylacrylat, ganz besonders bevorzugt ist n-Butylacrylat. Üblicherweise ist der Alkylacrylatkautschuk vernetzt, wozu vernetzende Monomere mitverwendet werden, z. B. Butadien und Isopren, Divinylester von Dicarbonsäuren wie der Bernstein säure und Adipinsäure, Diallyl- und Divinylether bifunktio neller Alkohole wie des Ethylenglycols und des Butan-1,4-diols, Diester der Acrylsäure und Methacrylsäure mit den genannten bifunktionellen Alkoholen, 1,4-Divinyl benzol, Triallylcyanurat und - besonders bevorzugt - der Acrylsäureester des Tricyclodecenylalkohols (siehe DE-OS 12 60 135), der unter dem Namen Dihydrodicyclopenta dienylacrylat bekannt ist, sowie die Allylester der Acryl säure und der Methacrylsäure;- An alkyl acrylate rubber based on alkyl esters of acrylic acid, in particular (C 1 -C 10 alkyl) esters of acrylic acid, such esters are e.g. B. ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and n-butyl acrylate. 2-Ethylhexyl acrylate and n-butyl acrylate are preferred, n-butyl acrylate is very particularly preferred. The alkyl acrylate rubber is usually crosslinked, for which purpose crosslinking monomers are used, e.g. B. butadiene and isoprene, divinyl esters of dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid, diallyl and divinyl ethers of bifunctional alcohols such as ethylene glycol and butane-1,4-diol, diesters of acrylic acid and methacrylic acid with the bifunctional alcohols mentioned, 1.4 -Divinyl benzene, triallyl cyanurate and - particularly preferably - the acrylic acid ester of tricyclodecenyl alcohol (see DE-OS 12 60 135), which is known under the name dihydrodicyclopenta dienyl acrylate, and the allyl esters of acrylic acid and methacrylic acid;
- - einen EPDM-Kautschuk auf Basis von Ethylen, Propylen und einem Dien wie z. B. Ethylidennorbornen und Dicyclopentadien.- An EPDM rubber based on ethylene, propylene and a diene such as B. ethylidene norbornene and dicyclopentadiene.
Die Pfropfpolymerisate A können auch Mischungen dieser Kautschuke bzw. Kautschukmonomeren enthalten.The graft polymers A can also be mixtures of these rubbers or contain rubber monomers.
Der Kautschuk bildet üblicherweise die Grundstufe des Pfropfpoly meren. Auf die Grundstufe wird durch Pfropfpolymerisation eine oder mehrere Pfropfstufen aufpolymerisiert, wodurch Polymer teilchen mit einem Kautschukkern und einer oder mehreren Pfropf schalen entstehen. The rubber usually forms the basic stage of the graft poly mers. At the basic level, a or several graft stages polymerized, resulting in polymer particles with a rubber core and one or more grafts shells arise.
Die Pfropfstufe(n) enthalten üblicherweise mindestens eines der
folgenden Monomeren:
vinylaromatische Monomere wie Styrol, Styrolderivate der allge
meinen Formel
The graft stage (s) usually contain at least one of the following monomers:
vinyl aromatic monomers such as styrene, styrene derivatives of the general formula
mit n = 0, 1, 2, oder 3, in der R1 und R2 für Wasserstoff oder C1-
bis C8-Alkyl stehen;
Acrylnitril, Methacrylnitril;
C1- bis C4-Alkylester der Methacrylsäure wie Methylmethacrylat,
weiterhin auch die Glycidylester, Glycidylacrylat und -meth
acrylat;
N-substituierte Maleinimide wie N-Methyl-, N-Phenyl- und N-Cyclo
hexylmaleinimid;
Acrylsäure, Methacrylsäure, weiterhin Dicarbonsäuren wie Malein
säure, Fumarsäure und Itaconsäure sowie deren Anhydride wie
Maleinsäureanhydrid;
Stickstoff-funktionelle Monomere wie Dimethylaminoethylacrylat,
Diethylaminoethylacrylat, Vinylimidazol, Vinylpyrrolidon, Vinyl
caprolactam, Vinylcarbazol, Vinylanilin, Acrylamid und Methacryl
amid;
aromatische und araliphatische Ester der Acrylsäure und Meth
acrylsäure wie Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, Benzylacrylat,
Benzylmethacrylat, 2-Phenylethylacrylat, 2-Phenylethylmeth
acrylat, 2-Phenoxyethylacrylat und 2-Phenoxyethylmethacrylat;
ungesättigte Ether wie Vinylmethylether,
sowie Mischungen dieser Monomeren.with n = 0, 1, 2 or 3, in which R 1 and R 2 are hydrogen or C 1 - to C 8 -alkyl;
Acrylonitrile, methacrylonitrile;
C 1 - to C 4 -alkyl esters of methacrylic acid, such as methyl methacrylate, also the glycidyl esters, glycidyl acrylate and methacrylate;
N-substituted maleimides such as N-methyl, N-phenyl and N-cyclo hexyl maleimide;
Acrylic acid, methacrylic acid, further dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid and their anhydrides such as maleic anhydride;
Nitrogen-functional monomers such as dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, vinylimidazole, vinylpyrrolidone, vinyl caprolactam, vinylcarbazole, vinylaniline, acrylamide and methacrylamide;
aromatic and araliphatic esters of acrylic acid and methacrylic acid, such as phenyl acrylate, phenyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-phenylethyl acrylate, 2-phenylethyl methacrylate, 2-phenoxyethyl acrylate and 2-phenoxyethyl methacrylate;
unsaturated ethers such as vinyl methyl ether,
as well as mixtures of these monomers.
Bevorzugte Pfropfmonomeren sind Styrol, Acrylnitril, Methylmeth acrylat, Glycidylacrylat und -methacrylat, Acrylamid und Meth acrylamid.Preferred graft monomers are styrene, acrylonitrile, methyl meth acrylate, glycidyl acrylate and methacrylate, acrylamide and meth acrylamide.
Bevorzugt ist die Pfropfschale aufgebaut aus Polymerisaten, wie sie weiter unten als bevorzugte Ausführungsformen B/1 bis B/4 des Matrixpolymeren B genannt werden.The graft shell is preferably composed of polymers such as them below as preferred embodiments B / 1 to B / 4 of Matrix polymers B can be called.
Die Herstellung der Pfropfpolymerisate A kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, insbesondere in Emulsion, in Mikro emulsion, in Miniemulsion, in Suspension, in Mikrosuspension, in Minisuspension, als Fällungspolymerisation, in Masse oder in Lösung oder als Kombination zweier Verfahren wie z. B. Masse/ Lösung, Lösung/Fällung, Masse/Suspension und Masse/Emulsion. Ein zelheiten zu den genannten Polymerisationsverfahren und den er forderlichen Hilfsstoffen wie Emulgatoren, Initiatoren, etc. sind beispielsweise der DE-A 197 52 394 zu entnehmen.The graft polymers A can be prepared in various ways Be carried out way, especially in emulsion, in micro emulsion, in mini emulsion, in suspension, in microsuspension, in Mini suspension, as precipitation polymerization, in bulk or in Solution or as a combination of two methods such. B. mass / Solution, solution / precipitation, mass / suspension and mass / emulsion. a Details of the polymerization processes mentioned and the required auxiliaries such as emulsifiers, initiators, etc. see for example DE-A 197 52 394.
Weiterhin enthalten die schlagzähen vinylaromatischen Polymere mindestens ein thermoplastisches Polymerisat B (Matrixpolymeri sat). Bevorzugt hat die Komponente B eine Glasübergangstemperatur Tg von 50°C oder darüber. B ist demnach ein hartes Polymeres.Furthermore, the impact-resistant vinyl aromatic polymers contain at least one thermoplastic polymer B (matrix polymer). Component B preferably has a glass transition temperature T g of 50 ° C. or above. B is therefore a hard polymer.
Bevorzugte Komponenten B sind beispielsweise Polystyrol und Copolymere aus Styrol und/oder alpha-Methylstyrol und einem oder mehreren der Monomere Methylmethacrylat, N-Phenylmaleinimid, Maleinsäureanhydrid und Acrylnitril, besonders bevorzugt Methyl methacrylat und Acrylnitril.Preferred components B are, for example, polystyrene and Copolymers of styrene and / or alpha-methylstyrene and one or several of the monomers methyl methacrylate, N-phenylmaleimide, Maleic anhydride and acrylonitrile, particularly preferably methyl methacrylate and acrylonitrile.
Als Beispiele für bevorzugte Komponenten B seien genannt:
B/1: Polystyrol
B/2: Copolymeres aus Styrol und Acrylnitril,
B/3: Copolymeres aus alpha-Methylstyrol und Acrylnitril,
B/4: Copolymeres aus Styrol und Methylmethacrylat.Examples of preferred components B are:
B / 1: polystyrene
B / 2: copolymer of styrene and acrylonitrile,
B / 3: copolymer of alpha-methylstyrene and acrylonitrile,
B / 4: copolymer of styrene and methyl methacrylate.
Besonders bevorzugt beträgt der Anteil an Styrol oder alpha-Me thylstyrol oder der Anteil der Summe aus Styrol und alpha-Me thylstyrol mindestens 40 Gew.-%, bezogen auf die Komponente B.The proportion of styrene or alpha-Me is particularly preferred thylstyrene or the proportion of the sum of styrene and alpha-Me thylstyrene at least 40 wt .-%, based on component B.
Die Komponente B kann man in an sich bekannter Weise, z. B. durch Substanz-, Lösungs-, Suspensions-, Fällungs- oder Emulsionspoly merisation erhalten. Einzelheiten dieser Verfahren sind z. B. im Kunststoffhandbuch, Hrg. Vieweg und Daumiller, Carl-Hanser-Verlag München, Bd. 1 (1973), S. 37 bis 42 und Bd. 5 (1969), S. 118 bis 130, sowie in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Verlag Chemie Weinheim, Bd. 19, S. 107 bis 158 "Polyme risationstechnik", beschrieben.Component B can be prepared in a manner known per se, e.g. B. by Substance, solution, suspension, precipitation or emulsion poly receive merisation. Details of these procedures are e.g. B. in Plastic handbook, ed. Vieweg and Daumiller, Carl-Hanser-Verlag Munich, Vol. 1 (1973), pp. 37 to 42 and Vol. 5 (1969), pp. 118 to 130, as well as in Ullmann's encyclopedia of technical chemistry, 4th edition, Verlag Chemie Weinheim, vol. 19, pp. 107 to 158 "Polyme rization technology ".
Üblicherweise enthalten die schlagzähen vinylaromatischen Polymere 5 bis 80, bevorzugt 10 bis 70 und besonders bevorzugt 15 bis 60 Gew.-% des kautschukelastischen Pfropfpolymerisates A und entsprechend 20 bis 95, bevorzugt 30 bis 90 und besonders bevor zugt 40 bis 85 Gew.-% des thermoplastischen Polymeren B.Usually the impact-resistant contain vinyl aromatic Polymers 5 to 80, preferably 10 to 70 and particularly preferably 15 up to 60% by weight of the rubber-elastic graft polymer A and corresponding to 20 to 95, preferably 30 to 90 and especially before adds 40 to 85% by weight of the thermoplastic polymer B.
Zu den bereits erwähnten Styrol-Comonomer-Blockcopolymeren zählen auch Dreiblockcopolymere Styrol-Butadien-Styrol (SBS) und Styrol- Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS). Sie werden üblicherweise den thermoplastischen Elastomeren zugerechnet, siehe hier unter Nr. 10.The styrene-comonomer block copolymers already mentioned include also three-block copolymers styrene-butadiene-styrene (SBS) and styrene Ethylene butylene styrene (SEBS). They usually become the attributed to thermoplastic elastomers, see here under No. 10.
Unter Polyarylenethern sind bevorzugt sowohl Polyarylenether an sich, Polyarylenethersulfide, Polyarylenethersulfone oder Poly arylenetherketone zu verstehen. Deren Arylengruppen können gleich oder verschieden sein und unabhängig voneinander einen aromati schen Rest mit 6 bis 18 C-Atomen bedeuten. Beispiele geeigneter Arylenreste sind Phenylen, Bisphenylen, Terphenylen, 1,5-Naphthylen, 1,6-Naphthylen, 1,5-Anthrylen, 9,10-Anthrylen oder 2,6-Anthrylen. Darunter werden 1,4-Phenylen und 4,4'-Biphenylen bevorzugt. Vorzugsweise sind diese aromatischen Reste nicht substituiert. Sie können jedoch einen oder mehrere Substituenten tragen. Geeignete Substituenten sind beispielsweise Alkyl-, Arylalkyl-, Aryl-, Nitro-, Cyano- oder Alkoxygruppen so wie Heteroaromaten wie Pyridin und Halogenatome. Zu den bevorzug ten Substituenten zählen Alkylreste mit bis zu 10 Kohlenstoff atomen wie Methyl, Ethyl, i-Propyl, n-Hexyl, i-Hexyl, C1- bis C10-Alkoxyreste wie Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, n-Butoxy, Aryl reste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen wie Phenyl oder Naphthyl sowie Fluor und Chlor. Diese können neben -O-, z. B. über -SS-, -SO-, -SO2-, -CO-, -N=N-, -COO-, einen Alkylenrest oder eine che mische Bindung miteinander verknüpft sein. In den Polyarylen ethern können die Arylengruppen auch über unterschiedliche Grup pen miteinander verknüpft sein.Polyarylene ethers are preferably both polyarylene ethers per se, polyarylene ether sulfides, polyarylene ether sulfones or poly arylene ether ketones. Their arylene groups can be the same or different and independently of one another represent an aromatic radical having 6 to 18 carbon atoms. Examples of suitable arylene radicals are phenylene, bisphenylene, terphenylene, 1,5-naphthylene, 1,6-naphthylene, 1,5-anthrylene, 9,10-anthrylene or 2,6-anthrylene. Among them, 1,4-phenylene and 4,4'-biphenylene are preferred. These aromatic radicals are preferably not substituted. However, you can carry one or more substituents. Suitable substituents are, for example, alkyl, arylalkyl, aryl, nitro, cyano or alkoxy groups, such as heteroaromatics such as pyridine and halogen atoms. The preferred substituents include alkyl radicals with up to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, i-propyl, n-hexyl, i-hexyl, C 1 - to C 10 -alkoxy radicals such as methoxy, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy , Aryl residues with up to 20 carbon atoms such as phenyl or naphthyl as well as fluorine and chlorine. In addition to -O-, e.g. B. over -SS-, -SO-, -SO 2 -, -CO-, -N = N-, -COO-, an alkylene radical or a chemical mixture bond. In the polyarylene ethers, the arylene groups can also be linked to one another via different groups.
Zu den bevorzugten Polyarylenethern zählen solche mit wiederkeh
renden Einheiten der allgemeinen Formel
The preferred polyarylene ethers include those with recurring units of the general formula
Ebenso können deren kernsubstituierten Derivate verwendet werden. Als Substituenten kommen vorzugsweise C1-C6-Alkyl, wie Methyl, Ethyl oder t-Butyl, C1-C6-Alkoxy, wie Methoxy oder Ethoxy, Aryl, insbesondere Phenyl, Chlor oder Fluor in Betracht. Die Variable X kann -SO2-, -SO-, -S-, -O-, CO, -N=N-, -RC=CRa-, -CRbRc- oder eine chemische Bindung sein. Die Variable Z kann für -SO2-, -SO-, -CO-, -O-, -N=N- oder -RC=CRa stehen. Hierbei stellen R und Ra jeweils Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, z. B. Methyl, n-Propyl oder n-Hexyl, C1-C6-Alkoxy, darunter Methoxy, Ethoxy oder Butoxy oder Aryl, ins besondere Phenyl dar. Die Reste Rb und Rc können jeweils Wasser stoff oder eine C1- bis C6-Alkylgruppe, insbesondere Methyl, dar stellen. Sie können aber auch zu einem C4- bis C10-Cycloalkylring, bevorzugt Cyclopentyl- oder Cyclohexylring, miteinander verknüpft sein, der seinerseits mit einer oder mehreren Alkylgruppen, vorzugsweise Methyl substituiert sein kann. Daneben können Rb und Rc auch eine C1- bis C6-Alkoxygruppe, z. B. Methoxy oder Ethoxy oder eine Arylgruppe, besonders Phenyl, darstellen. Die vorge nannten Gruppen können ihrerseits jeweils mit Chlor oder Fluor substituiert sein.Their core-substituted derivatives can also be used. Possible substituents are preferably C 1 -C 6 -alkyl, such as methyl, ethyl or t-butyl, C 1 -C 6 -alkoxy, such as methoxy or ethoxy, aryl, in particular phenyl, chlorine or fluorine. The variable X can be -SO 2 -, -SO-, -S-, -O-, CO, -N = N-, -RC = CR a -, -CR b R c - or a chemical bond. The variable Z can stand for -SO 2 -, -SO-, -CO-, -O-, -N = N- or -RC = CR a . Here, R and R a each represent hydrogen, C 1 -C 6 alkyl, e.g. As methyl, n-propyl or n-hexyl, C 1 -C 6 alkoxy, including methoxy, ethoxy or butoxy or aryl, especially phenyl. The radicals R b and R c can each be hydrogen or a C 1 - to C 6 alkyl group, in particular methyl. However, they can also be linked together to form a C 4 to C 10 cycloalkyl ring, preferably cyclopentyl or cyclohexyl ring, which in turn can be substituted by one or more alkyl groups, preferably methyl. In addition, R b and R c can also be a C 1 - to C 6 -alkoxy group, e.g. B. methoxy or ethoxy or an aryl group, especially phenyl. The groups mentioned above can each be substituted with chlorine or fluorine.
Die Polyarylenether können auch Co- oder Blockcopolymere sein, in denen Polyarylenethersegmente und Segmente von anderen thermoplastischen Polymeren wie Polyamiden, Polyestern, aromati schen Polycarbonaten, Polyestercarbonaten, Polysiloxanen, Poly imiden oder Polyetherimiden vorliegen. Die Molekulargewichte der Blöcke- bzw. der Pfropfarme in den Copolymeren liegt in der Regel im Bereich von 1000 bis 30000 g/mol.The polyarylene ethers can also be copolymers or block copolymers, in those of polyarylene ether segments and segments from others thermoplastic polymers such as polyamides, polyesters, aromati rule polycarbonates, polyester carbonates, polysiloxanes, poly imides or polyetherimides are present. The molecular weights of the Blocks or the graft arms are generally in the copolymers in the range of 1000 to 30000 g / mol.
Im allgemeinen weisen die Polyarylenether mittlere Molekularge wichte Mn (Zahlenmittel) im Bereich von 10000 bis 60000 g/mol und Viskositätszahlen von 30 bis 150 ml/g auf. Die Viskositäts zahlen werden je nach Löslichkeit der Polyarylenether entweder in 1 gew.-%iger N-Methylpyrrolidon-Lösung, in Mischungen aus Phenol und o-Dichlorbenzol oder in 96%iger Schwefelsäure bei jeweils 20°C bzw. 25°C gemessen.In general, the polyarylene ethers have medium molecular weight weight Mn (number average) in the range from 10,000 to 60,000 g / mol and viscosity numbers from 30 to 150 ml / g. The viscosity numbers are either in depending on the solubility of the polyarylene ether 1% by weight N-methylpyrrolidone solution, in mixtures of phenol and o-dichlorobenzene or in 96% sulfuric acid in each case 20 ° C or 25 ° C measured.
Die Polyarylenether sind an sich bekannt oder können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden.The polyarylene ethers are known per se or can per se known methods are produced.
Bevorzugte Verfahrensbedingungen zur Synthese von Polyarylen ethersulfonen oder -ketonen sind beispielsweise in der EP-A-113 112 und EP-A 135 130 beschrieben.Preferred process conditions for the synthesis of polyarylene ether sulfones or ketones are for example in the EP-A-113 112 and EP-A 135 130.
Die bevorzugten Polyarylenether weisen in der Regel einen Schmelzpunkt von mindestens 320°C (Polyarylenethersulfone) bzw. von mindestens 370°C (Polyarylenetherketone) auf.The preferred polyarylene ethers usually have one Melting point of at least 320 ° C (polyarylene ether sulfones) or of at least 370 ° C (polyarylene ether ketones).
Weiche, halbharte oder harte, thermoplastische oder vernetzte Po lyisocyanat-Polyadditionsprodukte, beispielsweise Polyurethane, Polyisocyanurate und/oder Polyharnstoffe, insbesondere Polyure thane, sind allgemein bekannt. Ihre Herstellung ist vielfältig beschrieben und erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen bei allgemein bekannten Bedingungen. Bevorzugt wird die Umsetzung in Gegenwart von (c) Katalysatoren und/oder (d) Hilfsstoffen durchgeführt. Wenn es sich um geschäumte Polyisocyanat-Polyaddi tionsprodukte handelt, so werden diese in Gegenwart von üblichen Treibmitteln (e) hergestellt.Soft, semi-hard or hard, thermoplastic or cross-linked bottom lyisocyanate polyadducts, for example polyurethanes, Polyisocyanurates and / or polyureas, especially polyures thane, are well known. Their manufacture is diverse and is usually carried out by implementing (a) Isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds under generally known conditions. The implementation is preferred in the presence of (c) catalysts and / or (d) auxiliaries carried out. If it is foamed polyisocyanate polyaddi tion products, they are in the presence of usual Propellant (s) produced.
Als Isocyanate (a) kommen die an sich bekannten aromatischen, arylaliphatischen, aliphatischen und/oder cycloaliphatischen or ganischen Isocyanate, bevorzugt Diisocyanate in Frage.As isocyanates (a) come the known aromatic, arylaliphatic, aliphatic and / or cycloaliphatic or ganic isocyanates, preferably diisocyanates.
Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können beispielsweise allgemein bekannte Verbindungen mit einem Moleku largewicht von 60 bis 10000 und einer Funktionalität gegenüber Isocyanaten von 1 bis 8, bevorzugt 2 bis 6 eingesetzt werden (im Falle von thermoplastischen Polyurethanen TPU Funktionalität ca. 2), beispielsweise Polyole mit einem Molekulargewicht von 500 bis 10000, z. B. Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyetherpoly esterpolyole, und/oder Diole, Triole und/oder Polyole mit Moleku largewichten kleiner 500.As compounds (b) reactive toward isocyanates for example, well-known compounds with one molecule lar weight from 60 to 10000 and a functionality compared Isocyanates of 1 to 8, preferably 2 to 6 are used (in Case of thermoplastic polyurethane TPU functionality approx. 2), for example polyols with a molecular weight of 500 to 10,000, e.g. B. polyether polyols, polyester polyols, polyether poly ester polyols, and / or diols, triols and / or polyols with molecule Lar weights less than 500.
Als Katalysatoren (c) zur Herstellung der Produkte können gegebe nenfalls allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, wel che die Reaktion von Isocyanaten mit den gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen stark beschleunigen, wobei vorzugsweise ein Gesamtkatalysatorgehalt von 0,001 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der insgesamt einge setzten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b), verwendet wird, beispielsweise tertiäre Amine und/oder Metall salze, beispielsweise anorganische und/oder organische Verbindungen des Eisens, Bleis, Zinks, und/oder Zinns in üblichen Oxidationsstufen des Metalls.As catalysts (c) for the preparation of the products can be given if necessary, generally known compounds are used, wel the reaction of isocyanates with those against isocyanates accelerate reactive compounds strongly, preferably a total catalyst content of 0.001 to 15 wt .-%, in particular 0.05 to 6 wt .-%, based on the weight of the total set compounds (b) reactive towards isocyanates, is used, for example tertiary amines and / or metal salts, for example inorganic and / or organic Compounds of iron, lead, zinc, and / or tin in usual Oxidation levels of the metal.
Als Hilfsstoffe (d) können gegebenenfalls übliche Substanzen verwendet werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Flammschutzmittel, Hydrolyseschutzmittel, fungistatisch und bakteriostatisch wir kende Substanzen sowie UV-Stabilisatoren und Antioxidantien.Customary substances can optionally be used as auxiliary substances (d) be used. Examples include surface-active ones Substances, fillers, dyes, pigments, flame retardants, Hydrolysis protection, we fungistatic and bacteriostatic substances, UV stabilizers and antioxidants.
Einzelheiten zu Polyurethanen, Polyisocyanuraten und Polyharn stoffen findet der Fachmann im Kunststoff-Handbuch, 3. Auflage, Band 7 "Polyurethane", Hanser-Verlag, München 1993.Details on polyurethanes, polyisocyanurates and polyurea the specialist can find substances in the plastic manual, 3rd edition, Volume 7 "Polyurethane", Hanser-Verlag, Munich 1993.
Polylactide, also Polymere der Milchsäure, sind an sich bekannt oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Neben Polylactid können auch Co- oder Blockcopolymere auf der Ba sis von Milchsäure und weiteren Monomeren verwendet werden. Meist werden lineare Polylactide eingesetzt. Es können aber auch ver zweigte Milchsäurepolymerisate verwendet werden. Als Verzweiger können z. B. mehrfunktionelle Säuren oder Alkohole dienen. Bei spielhaft können Polylactide genannt werden, die im wesentlichen aus Milchsäure oder deren C1- bis C4-Alkylester oder deren Mischungen sowie mindestens einer aliphatischen C4- bis C10-Dicarbonsäure und mindestens einem C3- bis C10-Alkanol mit drei bis fünf Hydroxygruppen erhältlich sind.Polylactides, that is to say polymers of lactic acid, are known per se or can be prepared by processes known per se. In addition to polylactide, copolymers or block copolymers based on lactic acid and other monomers can also be used. Linear polylactides are mostly used. However, branched lactic acid polymers can also be used. As branching z. B. serve multifunctional acids or alcohols. Examples include polylactides, which consist essentially of lactic acid or its C 1 - to C 4 -alkyl esters or mixtures thereof, as well as at least one aliphatic C 4 - to C 10 -dicarboxylic acid and at least one C 3 - to C 10 -alkanol with three up to five hydroxy groups are available.
Thermoplastische Elastomere (TPE) lassen sich wie Thermoplaste verarbeiten, haben jedoch kautschukelastischen Eigenschaften. Es sind TPE-Blockpolymere, TPE-Pfropfpolymere und segmentierte TPE- Copolymere aus zwei oder mehr Monomerbausteinen geeignet. Beson ders geeignete TPE sind thermoplastische Polyurethan-Elastomere (TPE-U oder TPU), Styrol-Oligoblock-Copolymere (TPE-S) wie SB (Styrol-Butadien-Blockcopolymer), SBS (Styrol-Butadien-Styrol- Blockcopolymer) und SEBS (Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockco polymer, erhältlich durch Hydrieren von SBS), thermoplastische Polyolefin-Elastomere (TPE-O), thermoplastische Polyester-Elasto mere (TPE-E), thermoplastische Polyamid-Elastomere (TPE-A) und insbesondere thermoplastische Vulkanisate (TPE-V). Letztere ent halten z. B. einen Thermoplasten und einen in geringem Ausmaß vul kanisierten Kautschuk. Beispielhaft für TPE-V sei ein Blend aus Polypropylen und gering vulkanisiertem EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk) genannt.Thermoplastic elastomers (TPE) can be like thermoplastics process, but have rubber-elastic properties. It are TPE block polymers, TPE graft polymers and segmented TPE Copolymers of two or more monomer units are suitable. Beson Suitable TPE are thermoplastic polyurethane elastomers (TPE-U or TPU), styrene-oligoblock copolymers (TPE-S) such as SB (Styrene-butadiene block copolymer), SBS (styrene-butadiene-styrene Block copolymer) and SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene block co polymer, obtainable by hydrogenating SBS), thermoplastic Polyolefin elastomers (TPE-O), thermoplastic polyester elasto mere (TPE-E), thermoplastic polyamide elastomers (TPE-A) and especially thermoplastic vulcanizates (TPE-V). The latter ent hold z. B. a thermoplastic and vul to a small extent canned rubber. A blend is an example of TPE-V Polypropylene and low vulcanized EPDM (ethylene propylene Diene rubber).
Einzelheiten zu TPE findet der Fachmann in G. Holden et al., Thermoplastic Elastomers, 2. Auflage, Hanser-Verlag, München 1996.Those skilled in the art will find details on TPE in G. Holden et al., Thermoplastic Elastomers, 2nd edition, Hanser-Verlag, Munich 1996th
Hier sind insbesondere Polymerisate des Vinylchlorids zu nennen, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) wie Hart-PVC und Weich-PVC, und Copolymerisate des Vinylchlorids wie PVC-U-Formmassen.Polymers of vinyl chloride are particularly worth mentioning here. especially polyvinyl chloride (PVC) such as hard PVC and soft PVC, and copolymers of vinyl chloride such as PVC-U molding compounds.
Weiterhin kommen fluorhaltige Polymere in Betracht, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen- Copolymere (FEP), Copolymere des Tetrafluorethylens mit Perfluor alkylvinylether, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymere (ETFE)Poly vinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), Polychlortri fluorethylen (PCTFE), und Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymere (ECTFE). Fluorine-containing polymers are also suitable, in particular Polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoropropylene Copolymers (FEP), copolymers of tetrafluoroethylene with perfluoro alkyl vinyl ether, ethylene tetrafluoroethylene copolymers (ETFE) poly vinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), polychlorotri fluoroethylene (PCTFE), and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers (ECTFE).
Imidgruppenhaltige Polymere sind insbesondere Polyimide, Poly etherimide und Polyamidimide.Polymers containing imide groups are in particular polyimides, poly etherimide and polyamideimide.
Geeignete Celluloseester sind etwa Celluloseacetat, Cellulose acetobutyrat, und Cellulosepropionat.Suitable cellulose esters include cellulose acetate and cellulose acetobutyrate, and cellulose propionate.
Geeignet sind insbesondere Siliconkautschuke. Dabei handelt es sich üblicherweise um Polyorganosiloxane, die zu Vernetzungsreak tionen fähige Gruppen aufweisen. Derartige Polymere werden beispielsweise in Römpp Chemie Lexikon, CD-ROM Version 1.0, Thieme-Verlag Stuttgart 1995, unter dem Stichwort "Silicone" be schrieben.Silicone rubbers are particularly suitable. This is what it is about are usually polyorganosiloxanes that cause crosslinking craze have capable groups. Such polymers are for example in Römpp Chemie Lexikon, CD-ROM version 1.0, Thieme-Verlag Stuttgart 1995, under the keyword "Silicone" be wrote.
Über die unter Nr. 1 bis 14 genannten Polymere hinaus können auch andere Polymere A verwendet werden, wie sie z. B. in den eingangs erwähnten Büchern von Saechtling bzw. Becker und Braun beschrie ben werden.In addition to the polymers mentioned under Nos. 1 to 14, can also other polymers A are used, such as z. B. in the beginning described books by Saechtling or Becker and Braun be.
Als oberflächenaktive Substanz S kommen insbesondere Emulgatoren und Schutzkolloide in Betracht.Emulsifiers in particular come as surface-active substance S. and protective colloids.
Es können alle üblichen Emulgatoren verwendet werden. Welcher Emulgator für ein bestimmtes Polymer A am besten geeignet ist, ergibt sich in bekannter Weise aus der chemischen Struktur des Additivs (u. a. polar/unpolar, hydrophil/hydrophob) sowie des Po lymeren und lässt sich erforderlichenfalls durch einfache Vorver suche ermitteln.All common emulsifiers can be used. Which one Emulsifier is most suitable for a particular polymer A, results in a known manner from the chemical structure of the Additives (including polar / non-polar, hydrophilic / hydrophobic) and the Po lymeren and, if necessary, can be easily determine search.
Geeignete Emulgatoren sind beispielsweise ausgewählt aus folgen den Gruppen: Alkalimetallsalze von Alkyl- oder Alkylarylsulfon säuren (Alkylsulfonate oder Aralkylsulfonate, insbesondere Alkyl benzolsulfonate), Alkalimetallsalze höherer Fettsäuren mit 10 bis 30 C-Atomen, Alkylsulfate, Fettalkoholsulfonate, Sulfosuccinate (insbesondere Alkylsulfosuccinate), Ethersulfonate, Harzseifen, Fettalkoholalkoxylate (insbesondere Fettalkoholethoxylate), Fet talkoholpolyglycolether, Fettsäureethoxylate, Fettsäurepolyglyco lether, Talgfettalkoholoxethylate, Triethanolaminfettsäureester, Blockcopolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid, Alkylaryl polyglycolester und Alkylarylpolyglycolether. Fettsäure bzw. Fettalkohol bedeutet dabei 10 bis 30 C-Atome.Suitable emulsifiers are selected, for example, from the following the groups: alkali metal salts of alkyl or alkylarylsulfone acids (alkyl sulfonates or aralkyl sulfonates, especially alkyl benzenesulfonates), alkali metal salts of higher fatty acids with 10 to 30 carbon atoms, alkyl sulfates, fatty alcohol sulfonates, sulfosuccinates (especially alkyl sulfosuccinates), ether sulfonates, resin soaps, Fatty alcohol alkoxylates (especially fatty alcohol ethoxylates), fet talc polyglycol ethers, fatty acid ethoxylates, fatty acid polyglyco lether, tallow fatty alcohol oxyethylates, triethanolamine fatty acid esters, Block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, alkylaryl polyglycol esters and alkylaryl polyglycol ethers. Fatty acid or Fatty alcohol means 10 to 30 carbon atoms.
Vorzugsweise verwendet man die Natrium-, Kalium- oder Ammonium salze langkettiger Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen, Salze der diproportionierten Abietinsäure, Salze langkettiger Benzol sulfonate, Salze langkettiger Alkylsulfonsäuren, z. B. die Natri umsalze von C9-C18-Alkylsulfonsäuregemischen, sowie Salze von Dicarbonsäuren auf Basis cyclischer Kohlenwasserstoffgerüste ge mäß DE-A 36 39 904 und DE-A 39 13 509.The sodium, potassium or ammonium salts of long-chain fatty acids having 10 to 20 carbon atoms, salts of diproportioned abietic acid, salts of long-chain benzene sulfonates, salts of long-chain alkyl sulfonic acids, for. B. the sodium salts of C 9 -C 18 alkyl sulfonic acid mixtures, and salts of dicarboxylic acids based on cyclic hydrocarbon skeletons GE according to DE-A 36 39 904 and DE-A 39 13 509.
Geeignete anionische Emulgatoren sind z. B. Dodecylbenzolsulfon säuresalze, Dodecylsulfatsalze, Laurylsulfatsalze, Dialkylsulfo succinatsalze, Polyoxyethylenealkylphenylether-sulfonsäuresalze, und Polyoxyethylenalkylpropenylphenylether-sulfonsäuresalze, wei terhin auch Formaldehydkondensate der Naphthalensulfonsäure. Salz bedeutet insbesondere Natrium-, Kalium oder Ammoniumsalz.Suitable anionic emulsifiers are e.g. B. Dodecylbenzenesulfone acid salts, dodecyl sulfate salts, lauryl sulfate salts, dialkyl sulfo succinate salts, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfonic acid salts, and polyoxyethylene alkyl propenylphenyl ether sulfonic acid salts, white also formaldehyde condensates of naphthalenesulfonic acid. salt means in particular sodium, potassium or ammonium salt.
Geeignete nichtionische Emulgatoren sind z. B. Polyoxyethylenno nylphenylether, Polyethylenglykolmonostearat, Polyoxyethylenal kylpropenylphenylether, und Sorbitanmonostearat. Auch reaktive Emulgatoren wie Natriumnaphthalensulfonat können verwendet wer den.Suitable nonionic emulsifiers are e.g. B. Polyoxyethylene no nylphenyl ether, polyethylene glycol monostearate, polyoxyethyleneal kylpropenylphenyl ether, and sorbitan monostearate. Also reactive Emulsifiers such as sodium naphthalene sulfonate can be used the.
Weitere geeignete Emulgatoren sind Harzsäure-Kaliumsalz und -Na triumsalz, Natriumpalmitat, Natriumoleat, Natriumdodecylbenzol sulfonat, Natriumpalmitylsulfonat und Natriumdioctylsulfosucci nat, bzw. die entsprechenden Kalium- und Ammoniumverbindungen.Other suitable emulsifiers are resin acid potassium salt and Na trium salt, sodium palmitate, sodium oleate, sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium palmityl sulfonate and sodium dioctyl sulfosucci nat, or the corresponding potassium and ammonium compounds.
Weitere geeignete Emulgatoren sind beispielsweise den Büchern von H. Stache und K. Kosswig, Tensid-Taschenbuch, 3. Ausg., Hanser- Verlag München, 1990, sowie K. Kosswig und H. Stache; Die Ten side, Hanser-Verlag München, 1993, zu entnehmen.Other suitable emulsifiers are, for example, the books from H. Stache and K. Kosswig, Tensid-Taschenbuch, 3rd edition, Hanser- Verlag München, 1990, as well as K. Kosswig and H. Stache; The ten side, Hanser-Verlag Munich, 1993.
Ebenfalls gut geeignet sind Montanwachse, also Bitumen der Braun kohle. Sie haben in der Regel mindestens eine der folgenden Ei genschaften: Dichte 1,02-1,03 g/cm3, Schmelzpunkt 80-84°C, Versei fungszahl 62-70, unverseifbarer Anteil 25-35%, Säurezahl bis 300, Asche 0,3-0,4%. Montanwachse bestehen üblicherweise aus ca. 53% Estern von C22- bis C34-Fettsäuren (hauptsächlich Hexacosan-, Oc tacosan- und Triacontansäure) mit C24-, C26- und C26-Wachsalkoho len. Weitere Bestandteile sind freie Fettsäuren (ca. 17%) und freie Wachsalkohole (ca. 1-2%) sowie Montanharze (ca. 15-25%), Ketone und asphaltartiges Material. Die Prozentangaben sind unge fähre Richtwerte. Montan waxes, i.e. bitumen from lignite, are also well suited. They usually have at least one of the following properties: density 1.02-1.03 g / cm 3 , melting point 80-84 ° C, saponification number 62-70, unsaponifiable fraction 25-35%, acid number up to 300, ash 0.3-0.4%. Montan waxes usually consist of approx. 53% esters of C 22 to C 34 fatty acids (mainly hexacosanoic, octacosanoic and triacontanoic acids) with C 24 , C 26 and C 26 wax alcohols. Other components are free fatty acids (approx. 17%) and free wax alcohols (approx. 1-2%) as well as montan resins (approx. 15-25%), ketones and asphalt-like material. The percentages are approximate values.
Besonders gut sind folgende Emulgatoren geeignet: Montanwachse, Kaliumstearat, Natriumstearat, Kaliumoleat, Kaliumpalmitat, sowie die Alkylsulfonate, Sulfobernsteinsäureester, Alkylsulfo succinate, Fettalkoholalkoxylate, Alkylbenzolsulfonate, Fettsäu reethoxylate, Fettsäurepolyglycolether, Alkylarylpolyglycolester und Alkylarylpolyglycolether.The following emulsifiers are particularly suitable: montan waxes, Potassium stearate, sodium stearate, potassium oleate, potassium palmitate, as well the alkyl sulfonates, sulfosuccinic acid esters, alkyl sulfo succinates, fatty alcohol alkoxylates, alkylbenzenesulfonates, fatty acids reethoxylates, fatty acid polyglycol ethers, alkylaryl polyglycol esters and alkylaryl polyglycol ether.
Als Schutzkolloide kommen die dem Fachmann bekannten Verbindungen in Betracht. Geeignete Schutzkolloide sind z. B. Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose und Hydroxymethylcellulose, Poly-N-Vi nylpyrrolidon, Polyvinylalkohol und Polyethylenoxid, anionische Polymere wie Polyacrylsäure und deren Copolymere und kationische wie Poly-N-vinylimidazol.The compounds known to the person skilled in the art come as protective colloids into consideration. Suitable protective colloids are e.g. B. cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose and hydroxymethyl cellulose, poly-N-Vi nylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and polyethylene oxide, anionic Polymers such as polyacrylic acid and their copolymers and cationic such as poly-N-vinylimidazole.
Schutzkolloide sowie Verfahren zur Herstellung von Schutz kolloiden sind an sich bekannt und beispielsweise in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 16, S. 448, Verlag John Wiley, 1989, beschrieben.Protective colloids and methods for producing protection colloids are known per se and, for example, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 16, p. 448, Verlag John Wiley, 1989.
Bevorzugt werden ein oder mehrere Polyvinylalkohole als Schutz kolloid verwendet, insbesondere solche mit einem Hydrolysegrad unter 96 mol-%, besonders bevorzugt 60 bis 94 und ganz besonders bevorzugt 65 bis 92 mol-%. Die bevorzugten Polyvinylalkohole ha ben eine Viskosität von 2 bis 100 mPa.s, insbesondere von 4 bis 60 mPa.s, gemessen als 4 Gew.-%ige Lösung in Wasser bei 20°C nach DIN 53 015.One or more polyvinyl alcohols are preferred as protection colloid used, especially those with a degree of hydrolysis below 96 mol%, particularly preferably 60 to 94 and very particularly preferably 65 to 92 mol%. The preferred polyvinyl alcohols ha ben a viscosity of 2 to 100 mPa.s, in particular from 4 to 60 mPa.s, measured as a 4% by weight solution in water at 20 ° C DIN 53 015.
Selbstverständlich können auch Mischungen mehrerer oberflächen aktiver Substanzen S verwendet werden. So kann man z. B. mehrere Emulgatoren, oder mehrere Schutzkolloide, oder Emulgatoren und Schutzkolloide zusammen, verwenden.Of course, mixtures of several surfaces can also be used active substances S can be used. So you can z. B. several Emulsifiers, or several protective colloids, or emulsifiers and Use protective colloids together.
Zusätzlich zu oberflächenaktiven Substanzen können weitere Hilfs stoffe verwendet werden, die z. B. das Vermischen des Polymers mit dem Wasser erleichtern, die Dispergierung verbessern oder die Polymerdispersion stabilisieren. Geeignete Hilfsstoffe sind ins besondere Basen wie Alkalimetallhydroxid, z. B. KOH, NaOH, oder Verbindungen, die Aminogruppen enthalten, wie Triethanolamin. An dere geeignete Hilfsstoffe sind z. B. Substanzen mit sauren und/ oder puffernden Eigenschaften.In addition to surfactants, other auxiliaries substances are used which, for. B. mixing the polymer with facilitate the water, improve the dispersion or the Stabilize polymer dispersion. Suitable auxiliaries are ins special bases such as alkali metal hydroxide, e.g. B. KOH, NaOH, or Compounds containing amino groups, such as triethanolamine. to suitable auxiliaries are z. B. substances with acidic and / or buffering properties.
Die oberflächenaktiven Substanzen S und/oder die Hilfsstoffe kön nen als solche, oder gelöst bzw. dispergiert in einem Lösungs- bzw. Dispersionsmittel, insbesondere Wasser, in den Extruder ein dosiert werden. Beispielsweise kann man die Substanzen S und/oder die Hilfsstoffe oder einen Teil von S bzw. der Hilfsstoffe in dem Wasser lösen bzw. dispergieren, das in den Mischzonen in den Ex truder eindosiert wird.The surface-active substances S and / or the auxiliary substances can as such, or dissolved or dispersed in a solution or dispersing agents, especially water, into the extruder be dosed. For example, the substances S and / or the excipients or part of S or the excipients in the Dissolve or disperse water that is present in the mixing zones in Ex truder is metered.
Das Polymer A, die oberflächenaktive Substanz S und das Wasser werden erfindungsgemäß in einem Zweischneckenextruder vermischt. Die Drehzahl der Extruderschnecken beträgt mindestens 600 min-1. Es handelt sich somit um einen schnelllaufenden Extruder, im Ge gensatz zum eingangs zitierten Stand der Technik DE-A 41 15 531, der 250 min-1 offenbart.According to the invention, the polymer A, the surface-active substance S and the water are mixed in a twin-screw extruder. The speed of the extruder screws is at least 600 min -1 . It is therefore a high-speed extruder, in contrast to the prior art cited at the beginning DE-A 41 15 531, which discloses 250 min -1 .
Bevorzugt wird ein kämmender Zweischneckenextruder verwendet.A meshing twin-screw extruder is preferably used.
Die Obergrenze der Schneckendrehzahl sollte so gewählt werden, daß das Polymer A durch die eingebrachte Friktionsenergie (Rei bungswärme) nicht unnötig thermisch geschädigt wird, andererseits ausreichend in der wässrigen Phase dispergiert wird. Die Dreh zahlobergrenze hängt u. a. vom zu dispergierenden Polymer ab und kann in der Regel bis zu 3000, bevorzugt bis zu 2000 und beson ders bevorzugt bis zu 1200 min-1 betragen.The upper limit of the screw speed should be chosen so that the polymer A is not unnecessarily thermally damaged by the friction energy introduced (friction heat), on the other hand it is sufficiently dispersed in the aqueous phase. The upper speed limit depends, inter alia, on the polymer to be dispersed and can generally be up to 3000, preferably up to 2000 and particularly preferably up to 1200 min -1 .
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Drehzahl der Extruderschnecken mindestens 700 min-1.In a preferred embodiment, the speed of the extruder screws is at least 700 min -1 .
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform rotieren die Extruderschnecken gleichsinnig.In another, also preferred embodiment, rotate the extruder screws in the same direction.
Erfindungsgemäß ist der Extruder in Förderrichtung betrachtet aufgebaut aus einer Feedzone, einer Aufschmelzzone, einer ersten und letzten Mischzone und einer Austragszone. Die als Zonen oder Abschnitte bezeichneten Bestandteile des Extruders sind nicht notwendigerweise identisch mit den einzelnen Extruderbautei len wie Gehäuseteilen, Schneckensegmenten, etc. Ein Abschnitt bzw. eine Zone besteht in der Regel aus mehreren Bauteilen.According to the invention, the extruder is viewed in the conveying direction built up from a feed zone, a melting zone, a first one and last mixing zone and a discharge zone. The as zones or Parts of the extruder designated sections are not necessarily identical to the individual extruder components len such as housing parts, screw segments, etc. A section or a zone usually consists of several components.
In der Feedzone (Einzugszone) wird das Polymer A in den Extruder eindosiert. Deshalb wird die Feedzone auch als Dosierabschnitt oder -zone bezeichnet.In the feed zone (feed zone), polymer A is fed into the extruder metered. That is why the feed zone is also used as a metering section or zone.
Das Polymer A liegt in der Regel als festes Pulver, Granulat, Gries, Schuppen, Körner oder in einer anderen stückigen Form vor; ein vorheriges Aufschmelzen ist üblicherweise nicht erforderlich. Polymer A wird der Feedzone des Extruders zugeführt. Der Feedzone zugeordnet ist üblicherweise eine automatisch arbeitende Dosier einrichtung und die eigentliche Dosieröffnung. Die Dosier einrichtung ist beispielsweise als Förderschnecke ausgebildet, die das Fördergut in die Dosieröffnung fördert oder drückt. Ebenso ist kann man Polymer A durch geeignete gravimetrische oder volumetrische Dosiereinrichtungen dosieren und im freien Fall in die Einzugsöffnung des Extruders einbringen. Mittels einer geei gneten Schneckengeometrie im Dosierabschnitt wird erreicht, daß die Komponente A eingezogen und entlüftet wird.Polymer A is usually in the form of a solid powder, granules, Semolina, scales, grains or any other lumpy form; a previous melting is usually not necessary. Polymer A is fed to the feed zone of the extruder. The feed zone an automatically operating dosing is usually assigned device and the actual metering opening. The dosing device is designed for example as a screw conveyor, which conveys or pushes the material to be conveyed into the metering opening. It is also possible to use polymer A by suitable gravimetric or dosing volumetric dosing devices and in free fall in insert the feed opening of the extruder. By means of an egg gneten screw geometry in the metering section is achieved that component A is drawn in and vented.
In einer möglichen Ausführungsform befindet sich eine Entlüf tungszone stromaufwärts entgegen der Förderrichtung des Extru ders. Er weist typischerweise eine oder mehrere Entlüftungsöff nungen auf, durch die eingeschlossene Luft entweichen kann.In one possible embodiment there is a vent tion zone upstream against the direction of extrusion ders. It typically has one or more vents openings through which trapped air can escape.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform wird in die Dosier öffnung des Dosierabschnittes oder in eine oder mehrere weitere, am Dosierabschnitt angeordnete Öffnungen, die oberflächenaktive Substanz S, bzw. Anteile der insgesamt zugegebenen Menge der Sub stanz S, eindosiert. Dies kann auch in einer weiteren, optional vorhandenen Feedzone erfolgen, die der ersten Feedzone nachfolgen kann.In another preferred embodiment, the dosage opening of the metering section or into one or more, openings on the metering section, the surface-active Substance S, or proportions of the total amount of sub punch S, dosed. This can also be done in another, optional existing feed zone that follow the first feed zone can.
Die Substanz S kann in der Feedzone getrennt von Polymer A oder zusammen mit A dem Extruder zugeführt werden, wobei ein vorheri ges Vermischen von A mit S in der Regel nicht erforderlich ist.Substance S can be separated from polymer A or in the feed zone are fed together with A to the extruder, a previously It is usually not necessary to mix A with S.
Die Dosiereinrichtung für die Substanz S kann in beiden genannten Ausführungsformen je nach Aggregatzustand von S beispielsweise eine Förderschnecke wie bei der Dosierung des Polymeren A, eine Pumpe oder auch ein Extruder sein.The metering device for substance S can be mentioned in both Embodiments depending on the physical state of S for example a screw conveyor as in the metering of polymer A, a Pump or an extruder.
Die vorstehenden drei Absätze gelten sinngemäß auch für weitere Hilfsstoffe wie Alkalimetallhydroxid oder die anderen genannten Hilfsstoffe.The above three paragraphs apply mutatis mutandis to others Auxiliaries such as alkali metal hydroxide or the others mentioned Excipients.
Im Bereich der Feedzone und - sofern vorhanden - der Entlüftungs zone sind die Extruderschnecken in der Regel als übliche Förder schnecken ausgebildet. Übliche Förderschnecken im Sinne der Er findung sind z. B. Elemente mit "Erdmenger"-Profil (vollständig selbstreinigend), Schubkantenelemente, Elemente mit Trapezprofil und Elemente mit Rechteckprofil, oder Kombination dieser Ele mente.In the area of the feed zone and - if available - the ventilation zone, the extruder screws are usually used as a normal conveyor trained snails. Usual screw conveyors in the sense of the Er are z. B. Elements with "Erdmenger" profile (complete self-cleaning), sliding edge elements, elements with trapezoidal profile and elements with a rectangular profile, or a combination of these elements mente.
Bevorzugt wird die Temperatur in der Feedzone derart gewählt, daß das Polymer problemlos eingezogen wird, jedoch noch nicht auf schmilzt. Bevorzugt wird eine Temperatur von 10 bis 150, ins besondere 20 bis 100°C unter dem Schmelzpunkt (Erweichungspunkt) des Polymeren A eingestellt. The temperature in the feed zone is preferably selected such that the polymer is easily drawn in, but not yet melts. A temperature of 10 to 150, ins is preferred particularly 20 to 100 ° C below the melting point (softening point) of polymer A adjusted.
Das in der Feedzone eindosierte Polymer A wird stromabwärts in die Aufschmelzzone gefördert, in der es aufgeschmolzen wird.The polymer A metered in the feed zone becomes downstream in promote the melting zone in which it is melted.
Die Aufschmelzzone ist bevorzugt mit Plastifizierungselementen versehen. Die Plastifizierungselemente schmelzen das Polymer A auf. Falls in der Feedzone mehrere Polymere A eindosiert wurden, dienen die Plastifizierungselemente auch zur Homogenisierung der Polymerenmischung.The melting zone is preferably with plasticizing elements Mistake. The plasticizing elements melt the polymer A. on. If several polymers A have been metered into the feed zone, the plasticizing elements also serve to homogenize the Polymer mixture.
Als Plastifizierungselemente kommen die dem Fachmann geläufigen Bauteile in Betracht, beispielsweise mischende, knetende und stauende Schneckenelemente. Geeignete Misch- bzw. Knetelemente sind z. B. Elemente mit geringer Steigung in Förderrichtung, Knet blöcke mit schmalen oder breiten, fördernden oder nichtfördernden Knetscheiben, Schneckenelemente mit einer Steigung entgegen der Förderrichtung (sog. rückfördernde Schneckenelemente), oder eine Kombination solcher Elemente.The plasticizing elements are familiar to those skilled in the art Components into consideration, for example mixing, kneading and stuck snail elements. Suitable mixing or kneading elements are z. B. elements with a slight slope in the conveying direction, kneading blocks with narrow or wide, promotional or non-promotional Kneading disks, screw elements with a slope against the Conveying direction (so-called return screw elements), or a Combination of such elements.
Geeignete Stauelemente sind z. B. überschobene, fördernde Schneckenelemente, Schneckenelemente mit Steigung entgegen der Förderrichtung, Knetblöcke mit nichtfördernden Knetscheiben in unterschiedlicher Breite, Knetblöcke mit rückfördernder Steigung, Knetblöcke mit fördernder Steigung, Zylinderscheiben, Exzenter scheiben und daraus konfigurierte Blöcke, neutrale Stauscheiben ("Drosselscheiben"), mechanisch verstellbare Drosseln (Schiebege häuse, Radialdrosseln, Zentraldrosseln), oder eine Kombination dieser Elemente.Suitable storage elements are e.g. B. exaggerated, promotional Screw elements, screw elements with a slope opposite to the Direction of conveying, kneading blocks with non - conveying kneading disks in different widths, kneading blocks with returning incline, Kneading blocks with a promotional gradient, cylindrical discs, eccentric discs and blocks configured from them, neutral baffle plates ("Throttle plates"), mechanically adjustable throttles (sliding housings, radial chokes, central chokes), or a combination of these elements.
Üblicherweise verwendet man eine Kombination aus Misch-/Knetele menten und Stauelementen.Usually a combination of mixing / kneading is used elements and damming elements.
Die Auswahl der Plastifizierungselemente in der Aufschmelzzone hinsichtlich ihrer Art, Anzahl und Dimensionierung richtet sich u. a. nach dem Polymer A, insbesondere nach der Viskosität und Er weichungstemperatur, sowie bei Polymermischungen auch nach der Mischbarkeit der Komponenten.The selection of the plasticizing elements in the melting zone with regard to their type, number and dimensions u. a. for polymer A, especially for viscosity and Er softening temperature, as well as after polymer mixing Miscibility of the components.
Erfindungswesentlich ist, daß die Extruderschnecken derart ausge staltet sind, daß sich im Extruder zwischen der Aufschmelzzone und der nachfolgenden ersten Mischzone (zur Mischzone siehe wei ter unten) ein Ring aus aufgeschmolzenem Polymer A ausbildet, der den nachfolgenden Extruderinhalt zu Feedzone hin abdichtet. Die ser sog. Schmelzering füllt den Zwischenraum zwischen Extruder schnecke und Extrudergehäuse aus und liegt ringförmig um die Schnecke. Er widersteht dem Druck des Extruderinhalts und verhin dert, daß der Extruderinhalt in der Feedzone herausgedrückt wird. It is essential to the invention that the extruder screws are made in this way stalten are that in the extruder between the melting zone and the subsequent first mixing zone (for the mixing zone see white ter below) forms a ring of melted polymer A, which seals the subsequent extruder contents towards the feed zone. the This so-called melting ring fills the space between the extruders screw and extruder housing and lies in a ring around the Slug. It resists the pressure of the extruder contents and prevents changes that the extruder content is pushed out in the feed zone.
Die Schneckenelemente sind demnach in an sich bekannter Weise und in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen derart auszuwählen, daß zwischen der Aufschmelzzone und der nachfolgenden ersten Mischzone ein abdichtender Schmelzering entsteht. Als Betriebs bedingungen sind beispielhaft zu nennen: Durchsatz, Art, Menge, Erweichungspunkt und Viskosität des Polymeren A, Schneckendreh zahl, Temperatur in den einzelnen Extruderzonen, Menge und Temperatur des eindosierten Wassers, etc.The screw elements are therefore in a manner known per se and depending on the operating conditions, that between the melting zone and the subsequent first Mixing zone creates a sealing melting ring. As operating Examples are: conditions, throughput, type, quantity, Softening point and viscosity of polymer A, screw rotation number, temperature in the individual extruder zones, quantity and Temperature of the metered water, etc.
Der Extruder kann nach der beschriebenen Aufschmelzzone eine oder mehrere weitere Aufschmelzzonen enthalten, beispielsweise wenn das Aufschmelzen des Polymeren oder die Homogenisierung der Polymermischung in der ersten Aufschmelzzone nicht vollständig war.The extruder can one or after the melting zone described contain several further melting zones, for example if melting the polymer or homogenizing the Polymer mixture incomplete in the first melting zone was.
Man kann der Aufschmelzzone die oberflächenaktive Substanz S, bzw. Anteile der insgesamt zugegebenen Menge von S, zuführen, beispielsweise mittels einer Dosieröffnung und einer Dosiervor richtung (Pumpe, Seitenextruder, o. ä.).The surface-active substance S, or parts of the total amount of S added, for example by means of a metering opening and a metering device direction (pump, side extruder, or similar).
Bevorzugt wird die Temperatur in der Aufschmelzzone so hoch ge wählt, daß das Polymer in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Andererseits sollte die Temperatur nicht höher sein als erforder lich, um die thermische Schädigung der Polymeren zu minimieren. Die geeignete Temperatur hängt in bekannter Weise vom Polymer ab und läßt sich ggf. durch einfache Vorversuche ermitteln.The temperature in the melting zone is preferably so high chooses the polymer to go into the molten state. On the other hand, the temperature should not be higher than required Lich to minimize the thermal damage to the polymers. The suitable temperature depends on the polymer in a known manner and can be determined by simple preliminary tests if necessary.
Das in der Aufschmelzzone aufgeschmolzene Polymer wird stromab wärts in die erste Mischzone gefördert, in der ein Teil des Was sers eindosiert und mit der Polymerschmelze vermischt wird. Die Mischzone ist demnach eine Wasserdosierzone.The polymer melted in the melting zone becomes downstream into the first mixing zone, where part of the what is metered in and mixed with the polymer melt. The The mixing zone is therefore a water metering zone.
Die erste Mischzone enthält üblicherweise Mischelemente oder Knetelemente oder beides. Diese Elemente wurden zuvor bereits be schrieben. Diese Ausführungsform ist bevorzugt.The first mixing zone usually contains mixing elements or Kneading elements or both. These elements have been previously wrote. This embodiment is preferred.
Die Mischzone kann auch Stauelemente enthalten; in vielen Fällen sind jedoch keine Stauelemente erforderlich. Die Misch-, Knet- und ggf. Stauelemente vermischen die Polymerschmelze mit dem ein dosierten Wasser.The mixing zone can also contain damming elements; in many cases however, no baffle elements are required. The mixing, kneading and, if necessary, baffle elements mix the polymer melt with the dosed water.
Die Misch-, Knet- und ggf. Stauelemente dienen bevorzugt auch zur Abgrenzung der ersten Mischzone zu der vorhergehenden Aufschmelz zone und/oder der nachfolgenden Mischzone. The mixing, kneading and optionally baffle elements are preferably also used for Delimitation of the first mixing zone from the previous melting zone and / or the subsequent mixing zone.
Das Wasser wird über eine oder mehrere Dosieröffnungen ein dosiert. Dazu verwendet man übliche Dosiervorrichtungen, beispielsweise Pumpen. Die Wasserdosierung über mehrere statt einer einzigen Öffnung erleichtert in manchen Fällen das Vermi schen des Wassers mit dem Polymeren.The water is fed in through one or more metering openings dosed. Common dosing devices are used for this, for example pumps. Water dosing takes place over several A single opening in some cases makes vermi easier water with the polymer.
Da die Temperatur des Extruderinhalts in der Regel über dem Sie depunkt des Wassers liegt, betreibt man die Dosieröffnungen bevorzugt unter Überdruck, um ein Verdampfen des Wassers zu ver hindern. Der Druck wird bevorzugt so eingestellt, daß er dem Dampfdruck des Extruderinhalts, also des Polymer-Wasser-Gemi sches, entspricht.Because the temperature of the extruder content is usually higher than you is the point of the water, the metering openings are operated preferably under excess pressure to prevent evaporation of the water prevent. The pressure is preferably set so that it Vapor pressure of the extruder content, i.e. the polymer-water mixture sches, corresponds.
Die Temperatur des in die ersten Mischzone eindosierten Wassers liegt in der Regel bei 10 bis unter 100, bevorzugt 20 bis 90 und insbesondere 22 bis 80°C. Jedoch kann man das Wasser auch unter Druck bei Temperaturen von 100°C oder darüber eindosieren.The temperature of the water metered into the first mixing zone is generally from 10 to below 100, preferably from 20 to 90 and especially 22 to 80 ° C. However, you can also take the water under Add pressure at temperatures of 100 ° C or above.
Bevorzugt wird die Temperatur in der ersten Mischzone so hoch ge wählt, daß das Polymer im schmelzflüssigen Zustand bleibt. Das eindosierte Wasser soll demnach das Polymer nicht erstarren las sen. Andererseits sollte die Temperatur nicht höher sein als er forderlich, um die thermische Schädigung der Polymeren zu mini mieren, und um eine eventuelle chemische Reaktion des Polymeren mit Wasser (z. B. Hydrolyse) zu vermeiden. Die eingestellte Temperatur beeinflusst auch die Viskositäten von Poly mer(schmelze) und Wasser und den für die Dispergierung wichtigen Viskositätsunterschied zwischen Polymer und Wasser. Bevorzugt wird eine Temperatur von 10 bis 150, insbesondere 15 bis 120°C über dem Schmelzpunkt (Erweichungspunkt) des Polymeren A einge stellt. Bevorzugte Temperaturobergrenze ist 350, insbesondere 340°C, abhängig vom Polymeren.The temperature in the first mixing zone is preferably so high chooses that the polymer remain in the molten state. The metered water should therefore not solidify the polymer sen. On the other hand, the temperature should not be higher than him required to minimize the thermal damage to the polymers and a possible chemical reaction of the polymer with water (e.g. hydrolysis). The set Temperature also affects the viscosities of poly mer (melt) and water and the important for the dispersion Difference in viscosity between polymer and water. Prefers becomes a temperature of 10 to 150, in particular 15 to 120 ° C. above the melting point (softening point) of polymer A. provides. Preferred upper temperature limit is 350, in particular 340 ° C, depending on the polymer.
Die in der ersten Mischzone eindosierte Wassermenge beträgt bevorzugt weniger als 20, insbesondere weniger als 50 und beson ders bevorzugt weniger als 95 Gew.-% der gesamten Wassermenge, die in den Extruder eindosiert wird. Letztere ist identisch mit der Gesamtwassermenge, die in der fertigen Polymerdispersion ent halten ist.The amount of water metered into the first mixing zone is preferably less than 20, in particular less than 50 and particularly preferably less than 95% by weight of the total amount of water, which is metered into the extruder. The latter is identical to the total amount of water that ent in the finished polymer dispersion hold is.
Vermutlich liegt in der ersten Mischzone eine Mischung von Wasser in Polymer vor (Wasser als disperse Phase, noch keine Phasen inversion).There is probably a mixture of water in the first mixing zone in polymer before (water as disperse phase, no phases yet inversion).
In der ersten Mischzone kann die oberflächenaktive Substanz S, oder ein Teil der Gesamtmenge von S, zudosiert werden. Dies kann zusammen mit dem eindosierten Wasser erfolgen. Beispielsweise kann man je nach Löslichkeit der Substanz S in Wasser eine Lösung oder Dispersion (Suspension oder Emulsion) von S in Wasser ein dosieren. Man kann jedoch ebenso die Substanz S getrennt vom Was ser zufügen.In the first mixing zone, the surface-active substance S, or part of the total amount of S, can be added. This can done together with the metered water. For example you can depending on the solubility of substance S in water a solution or dispersion (suspension or emulsion) of S in water dosing. However, substance S can also be separated from what inflict it.
Der vorstehende Absatz gilt sinngemäß auch für weitere Hilfs stoffe wie Alkalimetallhydroxid, oder die anderen genannten Hilfsstoffe.The preceding paragraph applies mutatis mutandis to further help substances such as alkali metal hydroxide, or the others mentioned Excipients.
Die in der ersten Mischzone erhaltene Polymer-Wasser-Mischung wird stromabwärts in die letzte Mischzone gefördert, in der der restliche Teil des Wassers eindosiert und mit der Polymer-Wasser- Mischung vermischt wird. Die letzte Mischzone ist demnach eben falls eine Wasserdosierzone.The polymer-water mixture obtained in the first mixing zone is conveyed downstream into the last mixing zone in which the remaining part of the water metered in and with the polymer water Mixture is mixed. The last mixing zone is therefore flat if a water metering zone.
Hinsichtlich der Schneckenelemente, der Dosieröffnungen und dem Druck der Wasserdosierung gelten die obigen Ausführungen für die erste Mischzone. Dabei können der Aufbau und die Betriebs bedingungen der ersten und letzten Mischzone gleich oder ver schieden sein. Insbesondere kann die Art, Länge und Anordnung der Schneckenelemente in der letzten Mischzone verschieden sein von der ersten Mischzone.With regard to the screw elements, the metering openings and the Pressure of the water metering apply to the above explanations for the first mixing zone. The structure and the operation conditions of the first and last mixing zone identical or ver be divorced. In particular, the type, length and arrangement of the Screw elements in the last mixing zone may be different from the first mixing zone.
Auch die letzte Mischzone enthält üblicherweise Mischelemente oder Knetelemente oder beides. Diese Elemente wurden zuvor be reits beschrieben. Diese Ausführungsform ist bevorzugt.The last mixing zone usually also contains mixing elements or kneading elements or both. These elements were previously already described. This embodiment is preferred.
Die Mischzone kann auch Stauelemente enthalten; in vielen Fällen sind jedoch keine Stauelemente erforderlich. Die Misch-, Knet- und ggf. Stauelemente vermischen die Polymer-Wasser-Mischung mit dem eindosierten Wasser, und dienen bevorzugt auch zur Abgrenzung der letzten Mischzone zu der vorhergehenden ersten Mischzone und/ oder der nachfolgenden Austragszone.The mixing zone can also contain damming elements; in many cases however, no baffle elements are required. The mixing, kneading and possibly damming elements mix the polymer-water mixture with the metered water, and are also used for demarcation the last mixing zone to the previous first mixing zone and / or the subsequent discharge zone.
Bevorzugt ist die letzte Mischzone so ausgestaltet, daß sie den Extruderinhalt stärker durchmischt als die erste Mischzone. Dazu kann man, falls erforderlich, in der letzten Mischzone beispiels weise stärker scherende oder längere Schneckenelemente verwenden als in der ersten.The last mixing zone is preferably designed so that it is the Extruder content mixed more than the first mixing zone. To can, if necessary, in the last mixing zone, for example Use more shear or longer screw elements than in the first.
Die Temperatur des eindosierten Wassers in der letzten Mischzone liegt in der Regel bei 10 bis 340, bevorzugt 20 bis 300 und ins besondere 20 bis 200°C. Daraus ergibt sich, daß das Wasser falls erforderlich unter Überdruck eindosiert wird. The temperature of the metered water in the last mixing zone is usually 10 to 340, preferably 20 to 300 and ins particularly 20 to 200 ° C. It follows that the water falls is metered in under excess pressure.
Bevorzugt wird die Temperatur in der letzten Mischzone so hoch gewählt, daß das Polymer im schmelzflüssigen Zustand bleibt. Das eindosierte Wasser soll demnach das Polymer nicht erstarren las sen. Andererseits sollte die Temperatur nicht höher sein als er forderlich, um die thermische Schädigung der Polymeren zu mini mieren, und um eine eventuelle chemische Reaktion des Polymeren mit Wasser (z. B. Hydrolyse) zu vermeiden. Die eingestellte Temperatur beeinflusst auch die Viskositäten von Poly mer(schmelze) und Wasser und den für die Dispergierung wichtigen Viskositätsunterschied zwischen Polymer und Wasser. Bevorzugt wird eine Temperatur von 10 bis 150, insbesondere 1 bis 120°C über dem Schmelzpunkt (Erweichungspunkt) des Polymeren A eingestellt. Bevorzugte Temperaturobergrenze ist 350, insbesondere 340°C, ab hängig vom Polymeren.The temperature in the last mixing zone is preferably so high chosen so that the polymer remains in the molten state. The metered water should therefore not solidify the polymer sen. On the other hand, the temperature should not be higher than him required to minimize the thermal damage to the polymers and a possible chemical reaction of the polymer with water (e.g. hydrolysis). The set Temperature also affects the viscosities of poly mer (melt) and water and the important for the dispersion Difference in viscosity between polymer and water. Prefers a temperature of 10 to 150, in particular 1 to 120 ° C above the melting point (softening point) of polymer A. The preferred upper temperature limit is 350, in particular 340 ° C., from dependent on the polymer.
Die in der letzten Mischzone eindosierte Wassermenge beträgt bevorzugt mindestens 20, insbesondere mindestens 50 und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der gesamten Wassermenge, die in den Extruder eindosiert wird. Letztere ist identisch mit der Ge samtwassermenge, die in der fertigen Polymerdispersion enthalten ist.The amount of water metered in the last mixing zone is preferably at least 20, in particular at least 50 and especially preferably at least 95% by weight of the total amount of water contained in the extruder is metered. The latter is identical to the Ge total amount of water contained in the finished polymer dispersion is.
In der letzten Mischzone wird der endgültige Wassergehalt (Fest stoffgehalt) der Polymerdispersion eingestellt. Ein nachträgli ches Verdünnen der hergestellten Dispersion auf den gewünschten Feststoffgehalt entfällt. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zum eingangs zitierten Stand der Technik EP-A 246 729 und DE-A 41 15 531.The final water content (solid substance content) of the polymer dispersion. An afterthought ches dilution of the dispersion prepared to the desired Solids content is eliminated. This is an essential difference on the prior art cited at the beginning of EP-A 246 729 and DE-A 41 15 531.
Der endgültige Feststoffgehalt der Polymerdispersion beträgt 5 bis 95, bevorzugt 20 bis 90 und besonders bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion.The final solids content of the polymer dispersion is 5 to 95, preferably 20 to 90 and particularly preferably 30 to 70% by weight, based on the dispersion.
Vermutlich liegt am Ende der letzten Mischzone eine Mischung von Polymer in Wasser vor (Polymer als disperse Phase), es hat also vermutlich Phaseninversion stattgefunden. Fest steht, daß den Ex truder in der Austragszone eine Polymer-in-Wasser-Dispersion ver läßt.At the end of the last mixing zone there is probably a mixture of Polymer in water before (polymer as disperse phase), so it has probably phase inversion has occurred. It is clear that the Ex a polymer-in-water dispersion in the discharge zone leaves.
Ebenso wie in der ersten Mischzone kann auch in der letzten Mischzone die oberflächenaktive Substanz S, oder ein Teil der Gesamtmenge von S bzw. der Hilfsstoffe, zudosiert werden. Ins besondere kann man S gelöst oder dispergiert in dem Wasser zufü gen, welches in den Extruder eindosiert wird. Gleiches gilt für die bereits erwähnten optionalen Hilfsstoffe wie Alkalimetall hydroxid oder die anderen genannten Hilfsstoffe. Im Einzelnen gilt das oben dazu Gesagte.As in the first mixing zone, the last one can Mixing zone the surface-active substance S, or part of the Total amount of S or the auxiliary substances are metered in. in the special one can add S dissolved or dispersed in the water gene, which is metered into the extruder. The same applies to the optional auxiliaries already mentioned, such as alkali metal hydroxide or the other excipients mentioned. In detail the above applies.
In der letzten Mischzone können auch weitere Hilfsstoffe zudosiert werden, welche z. B. die Stabilität, Lagerfähigkeit oder Anwendungseigenschaften der Polymerdispersion beeinflussen, z. B. Fungizide, Bakterizide, Duftstoffe, desodorierende Stoffe, etc.Additional auxiliaries can also be used in the last mixing zone are metered in, which, for. B. the stability, shelf life or Affect application properties of the polymer dispersion, e.g. B. Fungicides, bactericides, fragrances, deodorants, etc.
Erfindungsgemäß enthält der Extruder zwei Mischzonen; die Gesamt wassermenge wird also auf zwei Mischzonen verteilt. Jedoch befin det sich in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform zwi schen der ersten und der letzten Mischzone eine weitere Misch zone, in der ein Teil des Wassers eindosiert und mit der Polymer- Wasser-Mischung vermischt wird. In dieser Ausführungsform wird die Gesamtwassermenge demnach auf drei Mischzonen verteilt.According to the invention, the extruder contains two mixing zones; the total The amount of water is therefore distributed over two mixing zones. However, det in a very particularly preferred embodiment between another mixing zone between the first and the last mixing zone zone in which part of the water is metered in and mixed with the polymer Water mixture is mixed. In this embodiment the total amount of water is distributed over three mixing zones.
Hinsichtlich der Schneckenelemente, der Dosieröffnungen, dem Druck der Wasserdosierung, und der Temperatur des eindosierten Wassers gelten für die weitere Mischzone die obigen Ausführungen für die erste bzw. letzte Mischzone. Aufbau (Schneckenelemente) und Betriebsbedingungen der weiteren Mischzone können von der er sten und letzten Mischzone verschieden sein.With regard to the screw elements, the metering openings, the Pressure of the water metering, and the temperature of the metered The above explanations apply to water for the further mixing zone for the first or last mixing zone. Structure (screw elements) and operating conditions of the other mixing zone can differ from that most and last mixing zone.
Die in der weiteren und in der letzten Mischzone eindosierte Was sermenge beträgt zusammengenommen bevorzugt mindestens 20, ins besondere mindestens 50 und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% der gesamten Wassermenge, die in den Extruder eindosiert wird. Letztere ist identisch mit der Gesamtwassermenge, die in der fertigen Polymerdispersion enthalten ist.What was metered in the further and in the last mixing zone The total amount is preferably at least 20, ins particularly at least 50 and particularly preferably at least 80% by weight of the total amount of water metered into the extruder becomes. The latter is identical to the total amount of water in the finished polymer dispersion is included.
Ebenso wie in der ersten und letzten Mischzone kann auch in der weiteren Mischzone die oberflächenaktive Substanz S, oder ein Teil der Gesamtmenge von S, zudosiert werden. Es gilt das oben dazu Gesagte.Just like in the first and last mixing zone, the another mixing zone, the surface-active substance S, or Part of the total amount of S, can be added. The above applies what has been said.
Wie erwähnt ist die Ausführungsform mit drei Mischzonen ganz be sonders bevorzugt. Die Wassermenge, die in der weiteren (mittleren) Mischzone dosiert wird, beträgt bevorzugt das 0,2- bis 5fache der in der vorhergehenden ersten Zone dosierten Wasser menge. Die Wassermenge, die in der letzten Mischzone dosiert wird, beträgt bevorzugt das 3- bis 20fache der in der vorherge henden mittleren Mischzone dosierten Wassermenge.As mentioned, the embodiment with three mixing zones is quite be particularly preferred. The amount of water in the further (middle) mixing zone is metered, is preferably 0.2 to 5 times the water metered in the previous first zone quantity. The amount of water that doses in the last mixing zone is preferably 3 to 20 times that in the previous dosed amount of water in the middle mixing zone.
Der Extruder kann vor der letzten Mischzone, in welcher der end gültige Feststoffgehalt der Polymerdispersion eingestellt wird, auch mehr als eine weitere Mischzone enthalten, in der Wasser zudosiert wird, beispielsweise insgesamt vier oder fünf Misch zonen. Die vorstehenden Angaben gelten auch für diese zusätzliche Mischzone(n).The extruder can be in front of the last mixing zone, in which the end valid solids content of the polymer dispersion is set, also contain more than one other mixing zone in the water is metered in, for example a total of four or five mixes zones. The above information also applies to this additional Mixing zone (s).
Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die oberflächenaktive Substanz S in der Feedzone, der Aufschmelzzone, der ersten oder der letz ten oder der dazwischenliegenden weiteren Mischzone oder in meh reren dieser Zonen des Extruders eindosiert werden kann.From what has been said it follows that the surface-active substance S in the feed zone, the melting zone, the first or the last one ten or the intermediate mixing zone or in meh reren these zones of the extruder can be metered.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Extruderschnecken so ausgestaltet, daß die Aufschmelzzone von der ersten Mischzone jeweils mit fördernden Elementen verbunden und durch rückför dernde Elemente voneinander abgegrenzt sind. In einer anderen Ausführungsform sind auch die Mischzonen voneinander durch derar tige Elemente verbunden bzw. abgegrenzt.In a preferred embodiment, the extruder screws designed so that the melting zone from the first mixing zone each connected with promotional elements and by return elements are delimited from each other. In another Embodiment are also the mixing zones from each other through such elements connected or delimited.
Die in der letzten Mischzone erhaltene Polymer-Wasser-Mischung wird stromabwärts in die Austragszone gefördert, in der die Poly mer-Wasser-Mischung ausgetragen wird.The polymer-water mixture obtained in the last mixing zone is conveyed downstream into the discharge zone in which the poly mer-water mixture is discharged.
Die Austragszone ist der letzte Extruderabschnitt und besteht aus einer Extruderschnecke und einem geschlossenen Gehäuseteil, das mit einer Austragsöffnung abgeschlossen ist. Die Schnecke ist üblicherweise eine übliche Förderschnecke, wie sie weiter oben bereits beschrieben wurde.The discharge zone is the last extruder section and consists of an extruder screw and a closed housing part, the is completed with a discharge opening. The snail is usually a conventional screw conveyor, as described above has already been described.
Erfindungsgemäß enthält die Austragszone eine Druckhaltevorrich tung. Mittels der Druckhaltevorrichtung wird der Extruderinhalt auf den Umgebungsdruck (meist Atmosphärendruck) entspannt. Die Druckhaltevorrichtung macht das aufwendige Abkühlen des Extruder inhalts auf eine Temperatur unter den Siedepunkt des Wassers überflüssig; sie vermeidet damit den Nachteil der eingangs zum Stand der Technik zitierten EP-A 972 794 und EP-A 246 729.According to the discharge zone contains a pressure maintaining device tung. By means of the pressure holding device, the extruder content is relaxed to the ambient pressure (mostly atmospheric pressure). The Pressure maintenance device makes the complex cooling of the extruder content to a temperature below the boiling point of the water superfluous; It thus avoids the disadvantage of the beginning EP-A 972 794 and EP-A 246 729 cited prior art.
Geeignete Druckhaltevorrichtungen sind beispielsweise Hähne bzw. Ventile (insbesondere Druckhalteventile), weiterhin Druckhalte kessel.Suitable pressure-maintaining devices are, for example, taps or Valves (especially pressure maintenance valves), still pressure maintenance boiler.
Bevorzugt betreibt man die Druckhaltevorrichtung derart, daß der entlang der Druckhaltevorrichtung auftretende Druckverlust dem Dampfdruck der Polymer-Wasser-Mischung entspricht, die ausgetra gen wird. Wird beispielsweise ein Hahn bzw. ein Ventil als Druck haltevorrichtung verwendet, so dreht man ihn bzw. es exakt so weit auf, daß der Hahn bzw. das Ventil den Druck des Extruderin halts gerade noch hält. Üblicherweise liegt der Druckverlust im Bereich von 1 bis 150, bevorzugt 4 bis 40 bar. Preferably, one operates the pressure maintaining device in such a way that the pressure loss occurring along the pressure maintaining device Vapor pressure of the polymer-water mixture corresponds to that exhausted will. For example, a tap or a valve as pressure holding device used, so you turn it or it exactly like this wide on that the tap or the valve the pressure of the extruder just hold still. The pressure loss is usually in the Range from 1 to 150, preferably 4 to 40 bar.
Bevorzugt wird als Austragsöffnung ein Ventil oder eine andere druckhaltende Öffnung verwendet, durch das die Polymerdispersion ausströmt, d. h. Austragsöffnung und Druckhaltevorrichtung sind identisch.A valve or another is preferred as the discharge opening pressure-maintaining opening through which the polymer dispersion flows out, d. H. Discharge opening and pressure maintenance device are identical.
Bevorzugt wird die Temperatur in der Austragszone derart gewählt, daß das in den vorhergehenden Zonen geschmolzene Polymer wieder erstarrt. Es ist jedoch nicht erforderlich, die Temperatur in der Austragszone unter den Siedepunkt des Wassers einzustellen. Bevorzugt wird eine Temperatur von 0,1 bis 30, insbesondere 0,1 bis 20°C unter dem Schmelzpunkt (Erweichungspunkt) des Polymeren A eingestellt.The temperature in the discharge zone is preferably selected such that that the polymer melted in the previous zones again stiffens. However, it is not necessary to change the temperature in the Set discharge zone below the boiling point of the water. A temperature of 0.1 to 30, in particular 0.1, is preferred up to 20 ° C below the melting point (softening point) of polymer A set.
Wie allgemein bekannt ist, können die verschiedenen Zonen eines Extruders individuell geheizt oder gekühlt werden, um entlang der Schneckenachse ein optimales Temperaturprofil einzustellen. Weiterhin ist dem Fachmann geläufig, daß üblicherweise die ein zelnen Abschnitte des Extruders verschieden lang sein können.As is well known, the different zones can be one Extruders can be individually heated or cooled to run along to set an optimal temperature profile for the screw axis. It is also known to the person skilled in the art that usually the one individual sections of the extruder can be of different lengths.
Die im Einzelfall zu wählenden Temperaturen und Längen der ein zelnen Extruderzonen unterscheiden sich in Abhängigkeit der che mischen und physikalischen Eigenschaften des Polymeren A und der oberflächenaktiven Substanz S und deren Mengenverhältnissen. Sol che Eigenschaften sind z. B. die Viskositäten der Schmelze von Po lymer A und von Wasser, die Erweichungstemperaturen der Komponen ten, ihre thermische Belastbarkeit bzw. Zersetzungsneigung bei höheren Temperaturen, ihre Neigung zur Reaktion mit Wasser (z. B. Hydrolysebeständigkeit), die Verträglichkeit im Sinne einer Mischbarkeit bzw. Benetzbarkeit der Komponenten A, S und Wasser, der Restwassergehalt des eindosierten Polymers A, und im Falle von partikelförmigen Bestandteilen, deren Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung. Die bei den einzelnen Zonen genannten Temperaturen werden z. B. in üblicher Weise durch Beheizen oder Kühlen der entsprechenden Extruderbauteile (z. B. Gehäuse, Schnec ken) eingestellt.The temperatures and lengths to be selected in individual cases individual extruder zones differ depending on the surface mix and physical properties of polymer A and surface-active substance S and their proportions. Sol che properties are z. B. the viscosities of the melt of Po lymer A and water, the softening temperatures of the components ten, their thermal resilience or tendency to decompose higher temperatures, their tendency to react with water (e.g. Resistance to hydrolysis), the compatibility in the sense of a Miscibility or wettability of components A, S and water, the residual water content of the metered polymer A, and in the case of particulate constituents, their particle size and Particle size distribution. Those mentioned in the individual zones Temperatures are e.g. B. in the usual way by heating or Cooling the corresponding extruder components (e.g. housing, Schnec ken) is set.
Die Gesamtlänge des Extruders beträgt in einer bevorzugten Aus führungsform 12 bis 70, insbesondere 15 bis 65 und ganz besonders bevorzugt 16 bis 60 D, wobei D der Schneckendurchmesser ist.The total length of the extruder is in a preferred Aus leadership form 12 to 70, in particular 15 to 65 and very particularly preferably 16 to 60 D, where D is the screw diameter.
Es ist vorteilhaft, den Extruder so auszugestalten und zu betrei ben, daß sich, bei einer Schneckendrehzahl von 600 bis 1200 min-1, im Bereich der Mischzonen mittlere Schergeschwindigkeiten von 100 bis 1500, insbesondere 120 bis 1000 s-1 einstellen. Jedoch kann es je nach Art, Menge und Eigenschaften der verwendeten Komponenten zweckmäßig sein, bei mittleren Schergeschwindigkeiten außerhalb dieses Bereiches zu arbeiten.It is advantageous to design and operate the extruder such that, at a screw speed of 600 to 1200 min -1 , average shear rates of 100 to 1500, in particular 120 to 1000 s -1, set in the mixing zones. However, depending on the type, amount and properties of the components used, it may be expedient to work at medium shear rates outside of this range.
Im Extruder können je nach Art und Mengen der Komponenten, Schnecken mit kleiner Gangtiefe oder Schnecken mit großer Gang tiefe (sog. "tiefgeschnittene Schnecken") verwendet werden. Bevorzugt werden Schnecken mit einem Gangtiefenverhältnis DSchnecke außen/DSchnecke innen von 1,1 bis 1,8 verwendet.Depending on the type and quantity of the components, screws with a small flight depth or screws with a large flight depth (so-called "deep-cut screws") can be used in the extruder. Screws with a flight depth ratio of D screw outside / D screw inside of 1.1 to 1.8 are preferably used.
Die Gangzahl der Schnecke kann variieren. Bevorzugt werden zwei gängige und/oder dreigängige Schnecken verwendet. Jedoch können auch Schnecken mit anderen Gangzahlen eingesetzt werden, oder solche Schnecken, die Abschnitte mit unterschiedlichen Gangzahlen aufweisen.The number of flights of the snail can vary. Two are preferred common and / or three-course snails used. However, can snails with different numbers of threads are also used, or such snails, the sections with different numbers of gears exhibit.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Polymerdispersionen er hältlich. Sie sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.With the method according to the invention, polymer dispersions are possible hältlich. They are also the subject of the invention.
Die mittlere Teilchengröße der Polymerteilchen in der Dispersion variiert je nach Art und Menge des eingesetzten Polymers A, der oberflächenaktiven Substanzen, ggf. der Hilfsstoffe, und hängt naturgemäß ab von der Ausgestaltung des Extruders. Üblicherweise liegt die mittlere Teilchengröße D50 im Bereich von 0,1 bis 150, insbesondere 0,2 bis 120 und besonders bevorzugt 0,5 bis 100 Mi krometer.The average particle size of the polymer particles in the dispersion varies depending on the type and amount of polymer A used, the surface-active substances and, if appropriate, the auxiliaries, and naturally depends on the design of the extruder. The average particle size D 50 is usually in the range from 0.1 to 150, in particular 0.2 to 120 and particularly preferably 0.5 to 100 micrometers.
Bei der mittleren Teilchengröße D handelt es sich um das Volumen mittel der Teilchengröße, wie sie z. B. mittels Lichtstreuung be stimmt werden. Dazu kann man z. B. Geräte der Firma Malvern ver werden. Der volumenmittlere Teilchendurchmesser D50 gibt denjeni gen Teilchendurchmesser an, bei dem 50 Vol.-% aller Teilchen einen größeren und 50 Vol.-% einen kleineren Teilchendurchmesser aufweisen.The average particle size D is the volume average of the particle size, as z. B. be true by means of light scattering. You can do this e.g. B. Malvern devices are ver. The volume-average particle diameter D 50 indicates the particle diameter in which 50% by volume of all particles have a larger and 50% by volume a smaller particle diameter.
Die Polymerdispersionen haben vielfältige Verwendungsmöglichkei ten, insbesondere als Oberflächenbeschichtung, in Anstrich stoffen, im Bauten- u. Korrosionsschutz, in der Papier-, Textil- und Teppichbeschichtung, für Latexschaumformteile, in Klebstof fen, oder zur Herstellung von thermoplastischen Formmassen. Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The polymer dispersions have a variety of uses ten, especially as a surface coating, in paint fabrics, in building and Corrosion protection, in the paper, textile and carpet coating, for latex foam molded parts, in adhesive fen, or for the production of thermoplastic molding compositions. This Uses are also the subject of the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Polymerdispersionen unterschiedlichster Art. So können die unter schiedlichsten Polymere A eingesetzt werden. Weiterhin ist der Feststoffgehalt in weiten Grenzen variabel: mit dem Verfahren lassen sich sowohl feststoffarme als auch feststoffreiche Dispersionen problemlos herstellen. Hinsichtlich Polymer und Feststoffgehalt ist das erfindungsgemäße Verfahren somit sehr flexibel.The inventive method is suitable for the production of Various types of polymer dispersions A wide variety of polymers can be used. Furthermore, the Solid content variable within wide limits: with the process can be both low solids and high solids Make dispersions easily. Regarding polymer and The process according to the invention is therefore very solid flexible.
Das Verfahren kommt in vorteilhafter Weise ohne eine aufwendige Abkühlung der Dispersion am Extruderende aus und ist und damit unabhängig vom Siedepunkt des Wassers.The method advantageously comes without an expensive one Cooling of the dispersion at the end of the extruder and is and therefore regardless of the boiling point of the water.
Außerdem lässt sich mit dem Verfahren der endgültige Feststoff gehalt der Dispersion ohne zusätzlichen nachgeschalteten Verdünn gungsschritt einstellen: die Dispersion, welche den Extruder ver läßt, hat ohne nachgeschaltete Verdünnung- oder Dispergierung in Wasser den gewünschten Wassergehalt. Das Vermischen des Polymeren mit dem Emulgator, die Zugabe des Wassers und das Einstellen des endgültigen Wassergehalts erfolgt auf einer einzigen Maschine er folgen. Damit ist das Verfahren einfacher und kostengünstiger als die Verfahren des Standes der Technik.The process can also be used to produce the final solid content of the dispersion without additional downstream dilution setting step: the dispersion which ver can, has without subsequent dilution or dispersion in Water the desired water content. Mixing the polymer with the emulsifier, adding the water and adjusting the final water content takes place on a single machine consequences. This makes the process easier and cheaper than the methods of the prior art.
Die Erfindung ist nicht auf die nachfolgenden Beispiele be schränkt. Sie erläutern die Erfindung.The invention is not based on the following examples limits. They explain the invention.
Es wurde ein Zweischneckenextruder ZSK 40M von Fa. Werner &
Pfleiderer eingesetzt. Die kämmenden Schnecken drehten gleich
sinnig, hatten einen Durchmesser von 40 mm und waren zweigängig.
Der Extruder wurde bei einer Drehzahl von 800 bis 1200 min-1 be
trieben (siehe Tabellen) und war aufgebaut aus folgenden Zonen:
A ZSK 40M twin-screw extruder from Werner & Pfleiderer was used. The intermeshing snails turned sensibly, had a diameter of 40 mm and were double-threaded. The extruder was operated at a speed of 800 to 1200 min -1 (see tables) and was made up of the following zones:
- - Feedzone mit normal fördernden Schneckenelementen,- Feed zone with normal conveying screw elements,
- - Aufschmelzzone mit Stauelementen, Mischelementen und Knet elementen,- Melting zone with accumulation elements, mixing elements and kneading elements,
- - erste Mischzone mit Mischelementen und Knetelementen,- first mixing zone with mixing elements and kneading elements,
- - zweite Mischzone mit Mischelementen und Knetelementen,- second mixing zone with mixing elements and kneading elements,
- - dritte und letzte Mischzone mit Mischelementen und Knet elementen, wobei die Aufschmelzzone von der ersten Mischzone und die erste Mischzone von der zweiten Mischzone jeweils mit fördernden Elementen verbunden und durch rückfördernde Ele mente voneinander abgegrenzt waren,- third and last mixing zone with mixing elements and kneading elements, the melting zone from the first mixing zone and the first mixing zone from the second mixing zone with each supportive elements and through returning ele elements were delimited from one another,
- - Austragszone mit einem Druckhalteventil.- Discharge zone with a pressure control valve.
Durch die Ausgestaltung der Extruderschnecken mit den genannten Schneckenelementen bildete sich im Extruder zwischen der Aufschmelzzone und der nachfolgenden ersten Mischzone ein Ring aus aufgeschmolzenem Polymer (Schmelzering) aus, der den nachfol genden Extruderinhalt zu Feedzone hin abdichtete. By designing the extruder screws with the mentioned Screw elements formed in the extruder between the Melting zone and the subsequent first mixing zone a ring made of melted polymer (melting ring), which sealed extruder contents towards the feed zone.
Das Polymer wurde gravimetrisch in die Dosieröffnung der Feedzone dosiert. Ggf. wurden oberflächenaktive Substanzen gravimetrisch getrennt vom Polymeren in die Dosieröffnung dosiert, siehe Tabel len.The polymer was gravimetrically fed into the feed zone dosed. Possibly. surface-active substances became gravimetric dosed separately from the polymer into the dosing opening, see table len.
In den Mischzonen wurde Wasser und ggf. wässrige Lösungen von oberflächenaktiven Substanzen mittels Kolbendosierpumpen ein dosiert.In the mixing zones, water and possibly aqueous solutions of surface-active substances by means of piston metering pumps dosed.
Die Feedzone wurde bei Raumtemperatur betrieben (coldfeed). Die Temperaturen der Mischzonen sind den Tabellen zu entnehmen. Die Austragszone wurde bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des jeweils dispergierten Polymeren, jedoch über 100°C betrieben.The feed zone was operated at room temperature (cold feed). The The temperatures of the mixing zones can be found in the tables. The The discharge zone was at a temperature below the melting point or softening point of the dispersed polymer, however operated above 100 ° C.
Der angegebene Druck ist der Absolutdruck auf der Hochdruckseite des Druckhalteventils.The specified pressure is the absolute pressure on the high pressure side of the pressure control valve.
Die angegebene Teilchengröße D50 ist die volumenmittlere Teilchen größe, wie sie weiter oben definiert wurde.The stated particle size D 50 is the volume-average particle size as defined above.
Es wurden folgende Polymere eingesetzt:
The following polymers were used:
A1: Nordel® IP 4725, ein EPDM-Kautschukpolymer (EPDM = Ethylen-
Propylen-Dien) der Fa. DuPont Dow Elastomers aus 70 Gew.-%
Ethylen, 25 Gew.-% Propylen und 5 Gew.-% Ethylnorbornen.
A2: Kraton® 1650, ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopoly
mer (SEBS) der Fa. Shell mit dem Aufbau 16 Gew.-% Styrolblock,
68 Gew.-% Ethylen-Butylen-Block und 16 Gew.-% Styrolblock.
A3: Polystyrol 168 N, ein Polystyrol der Fa. BASF
Aktiengesellschaft mit einer Schmelze-Volumenrate MVR von
1,5 ml/10 min. gemessen bei 200°C und 5 kg Belastung gemäß
ISO 1133.
A4: Ultramid® B3, ein Polyamid 6 der Fa. BASF Aktiengesellschaft
mit einer Viskositätszahl VZ von 150 ml/g, bestimmt an einer
0,5 gew.-%igen Lösung in 96 gew.-%iger Schwefelsäure bei 25°C gemäß
ISO 307.
A5: Kraton® 1701, ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopoly
mer (SEBS) der Fa. Shell mit dem Aufbau 18 Gew.-% Styrolblock,
64 Gew.-% Ethylen-Butylen-Block und 18 Gew.-% Styrolblock.A1: Nordel® IP 4725, an EPDM rubber polymer (EPDM = ethylene-propylene-diene) from DuPont Dow Elastomers made from 70% by weight of ethylene, 25% by weight of propylene and 5% by weight of ethyl norbornene.
A2: Kraton® 1650, a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) from Shell with the structure 16% by weight styrene block, 68% by weight ethylene-butylene block and 16% by weight styrene block.
A3: Polystyrene 168 N, a polystyrene from BASF Aktiengesellschaft with a melt volume rate MVR of 1.5 ml / 10 min. measured at 200 ° C and 5 kg load according to ISO 1133.
A4: Ultramid® B3, a polyamide 6 from BASF Aktiengesellschaft with a viscosity number VZ of 150 ml / g, determined on a 0.5% strength by weight solution in 96% strength by weight sulfuric acid at 25 ° C. according to ISO 307th
A5: Kraton® 1701, a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) from Shell with the structure of 18% by weight styrene block, 64% by weight ethylene-butylene block and 18% by weight styrene block.
Es wurden folgende oberflächenaktive Substanzen eingesetzt:
The following surface-active substances were used:
S1: Luwax® S, ein Montanwachs der Fa. BASF Aktiengesellschaft mit
einer Säurezahl von 154 und einem Schmelzpunkt von etwa 82°C.
S2: Kaliumoleat.
S3: Emulgator K 30®, ein Natrium-Alkylarylsulfonat der Fa. Bayer
AG aus technischen Isomerengemischen.
S4: Mowiol® 8-88, ein Polyvinylalkohol der Fa. Hoechst mit einer
Viskosität von 8 mPa.s, gemessen als 4 gew.-%ige wässrige Lösung
bei 20°C nach DIN 53 015 und einem Hydrolysegrad (Verseifungsgrad)
von 88 mol-%.S1: Luwax® S, a montan wax from BASF Aktiengesellschaft with an acid number of 154 and a melting point of about 82 ° C.
S2: potassium oleate.
S3: Emulsifier K 30®, a sodium alkylarylsulfonate from Bayer AG made from technical isomer mixtures.
S4: Mowiol® 8-88, a polyvinyl alcohol from Hoechst with a viscosity of 8 mPa.s, measured as a 4% strength by weight aqueous solution at 20 ° C. according to DIN 53 015 and a degree of hydrolysis (degree of saponification) of 88 mol -%.
Als Hilfsstoff wurde Kaliumhydroxid KOH verwendet.Potassium hydroxide KOH was used as an auxiliary.
In den Tabellen bedeutet "Lösung" oder "Lsg." eine Lösung der be treffenden Verbindung in Wasser, "%" bedeutet Gew.-% und "Teile" bedeutet Gew.-Teile. Sofern nicht anders angegeben, wurden die Einsatzstoffe getrennt voneinander und nicht als Mischung ein dosiert. V bedeutet zum Vergleich.In the tables, "solution" or "solution." a solution from be matching compound in water, "%" means% by weight and "parts" means parts by weight. Unless otherwise stated, the Feedstocks separated from each other and not as a mixture dosed. V means for comparison.
Tabelle 1 illustriert, daß ein Teil der oberflächenaktiven Sub stanz als solche in die Feedzone zugeführt wurde; der restliche Teil wurde als Lösung in Wasser in die erste Mischzone ein dosiert. Durch Variation der eindosierten Wassermenge (hier in der ersten und dritten Mischzone) ergaben sich unterschiedlich Feststoffgehalte.Table 1 illustrates that part of the surfactant sub punch as such was fed into the feed zone; the rest Part was a solution in water in the first mixing zone dosed. By varying the amount of water metered in (here in the first and third mixing zones) were different Solids contents.
Tabelle 2 illustriert die Variation der Extruderdrehzahl und der eindosierten Substanzmengen. In der Feedzone und den drei Misch zonen wurden jeweils die gleichen Polymere, oberflächenaktive Substanzen, Hilfsstoffe bzw. Wasser eindosiert, jedoch in unter schiedlichen Mengen bzw. Konzentrationen. Table 2 illustrates the variation in extruder speed and dosed amounts of substance. In the feed zone and the three mix Zones were always the same polymers, surface-active Substances, auxiliaries or water metered in, but in under different amounts or concentrations.
Tabelle 3 illustriert die Variation der Menge an oberflächen aktiver Substanz S und Hilfsstoffen, die in der Feedzone sowie der ersten und zweiten Mischzone eindosiert wurden. In der zwei ten Mischzone wurden unterschiedliche Substanzen S verwendet.Table 3 illustrates the variation in the amount of surfaces active substance S and auxiliary substances that are in the feed zone as well the first and second mixing zones were metered. In the two Different substances S were used in the mixing zone.
Beispiel 9 ist zum Vergleich. Gab man in der Feedzone keine ober flächenaktive Substanz hinzu, ohne die in der zweiten Mischzone zudosierte Menge entsprechend zu erhöhen, so entstand keine Dis persion. Example 9 is for comparison. If there was no upper one in the feed zone surfactant added without the in the second mixing zone increase the metered amount accordingly, so there was no dis persion.
Tabelle 4 illustriert die Variation der eingesetzten Polymere A. Beispiel 13 belegt, daß auch Mischungen verschiedener Polymere dispergiert werden konnten, hier eine Mischung aus EPDM und Poly styrol. In Beispiel 14 wurde ein feuchtes Pulver erhalten, eine sog. feste Dispersion. Feste Dispersionen lassen sich nach Hinzu fügen von Wasser leicht redispergieren.Table 4 illustrates the variation of the polymers A used. Example 13 shows that mixtures of different polymers could be dispersed, here a mixture of EPDM and poly styrene. In Example 14, a wet powder was obtained, one so-called solid dispersion. Solid dispersions can be added add water slightly redisperse.
Die Beispiele zeigen, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren Polymerdispersionen mit sehr unterschiedlichem Feststoff gehalt (zwischen 34 und 66 Gew.-%) auf einfache Weise herstellen ließen. Dazu wurde lediglich eine einzige Maschine benötigt: ein Vormischen der Einsatzstoffe oder ein nachträgliches Herunterver dünnen auf den gewünschten Feststoffgehalt war ebenso überflüssig wie ein Abkühlen des Extruderinhalts unter den Siedepunkt des Wassers.The examples show that with the inventive method Ren polymer dispersions with very different solids content (between 34 and 66 wt .-%) in a simple manner left. All that was required was a single machine: one Premixing the feed materials or a subsequent down-mixing thin to the desired solids content was also unnecessary like cooling the extruder content below the boiling point of the Water.
Claims (9)
einer Feedzone, in der das Polymer A in den Extruder ein dosiert wird,
einer Aufschmelzzone, in der das Polymer A zu einer Polymerschmelze aufgeschmolzen wird,
einer ersten Mischzone, in der ein Teil des Wassers ein dosiert und mit der Polymerschmelze zu einer Polymer-Was ser-Mischung vermischt wird,
einer letzten Mischzone, in der der restliche Teil des Was sers eindosiert und mit der Polymer-Wasser-Mischung ver mischt wird, und
einer Austragszone, in der die Polymer-Wasser-Mischung ausgetragen wird,
wobei die oberflächenaktive Substanz S in der Feedzone, der Aufschmelzzone, der ersten oder der letzten Mischzone oder in mehreren dieser Zonen des Extruders eindosiert werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Extruderschnecken derart ausgestaltet sind, daß sich im Extruder zwischen der Aufschmelzzone und der er sten Mischzone ein Ring aus aufgeschmolzenem Polymer A (Schmelzering) ausbildet, der den nachfolgenden Extruder inhalt zu Feedzone hin abdichtet,
daß die Austragszone eine Druckhaltevorrichtung enthält und
daß der endgültige Feststoffgehalt der Polymerdispersion bereits in der letzten Mischzone eingestellt wird, indem eine entsprechende Wassermenge eindosiert wird. 1. A process for the preparation of polymer dispersions with a final solids content of 5 to 95 wt .-%, in which at least one polymer A, at least one surface-active substance S and water are mixed in a twin-screw extruder, the speed of the extruder screws being at least 600 min Is -1 and the extruder, viewed in the conveying direction, is essentially constructed from
a feed zone in which the polymer A is metered into the extruder,
a melting zone in which the polymer A is melted into a polymer melt,
a first mixing zone in which part of the water is metered in and mixed with the polymer melt to form a polymer / water mixture,
a last mixing zone in which the remaining part of the water is metered in and mixed with the polymer / water mixture, and
a discharge zone in which the polymer-water mixture is discharged,
the surface-active substance S can be metered into the feed zone, the melting zone, the first or the last mixing zone or in several of these zones of the extruder,
characterized by
that the extruder screws are designed in such a way that a ring of melted polymer A (melt ring) forms in the extruder between the melting zone and the most mixing zone, which seals the content of the subsequent extruder towards the feed zone,
that the discharge zone contains a pressure maintaining device and
that the final solids content of the polymer dispersion is set in the last mixing zone by metering in an appropriate amount of water.
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